DE10026077A1 - Strahlformungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Zur Strahlformung in einem Funk-Kommunikationssystem mit Teilnahmerstationen und einer Basisstation (BS), die eine Antenneneinrichtung mit mehreren Antennenelementen aufweist, die ein Downlink-Signal jeweils gewichtet mit Koeffinzienten eines Gewichtungsvektor abstrahlen, wird in einer Initialisierungsphase eine Mehrzahl von Gewichtungsvektoren an der Teilnahmerstation ermittelt (2), und die ermittelten Gewichtungsvektoren werden an die Basisstation übertagen (4). In einer darauffolgenden Arbeitsphase wählt die Teilnehmerstation unter den ermittelten Gewichtungsvektoren einen dominierenden aus (6) und überträgt eine Bezeichnung des ausgewählten Gewichtungsvektors an die Basisstation (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strahlformung in
einem Funk-Kommunikationssystem mit einer Basisstation, deren
zugeordnete Antenneneinrichtung mehrere Antennenelemente auf
weist, so daß eine räumliche Auflösung bei der Strahlformung
möglich ist.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (Sprache,
Bildinformation oder andere Daten) über Übertragungskanäle
mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen (Funkschnittstelle)
übertragen. Die Übertragung erfolgt sowohl in Abwärtsrichtung
(downlink) von der Basisstation zu der Teilnehmerstation, als
auch in Aufwärtsrichtung (uplink) von der Teilnehmerstation
zur Basisstation.
Signale, die mit den elektromagnetischen Wellen übertragen
werden, unterliegen bei ihrer Ausbreitung in einem Ausbrei
tungsmedium u. a. Störungen durch Interferenzen. Störungen
durch Rauschen können u. a. durch Rauschen der Eingangsstufe
des Empfängers entstehen. Durch Beugungen und Reflexionen
durchlaufen Signalkomponenten verschiedene Ausbreitungswege.
Dies hat zum einen die Folge, daß ein Signal mehrfach,
jeweils aus unterschiedlichen Richtungen, mit
unterschiedlichen Verzögerungen, Dämpfungen und Phasenlagen,
am Empfänger ankommen kann, und zum anderen können sich
Beiträge des Empfangssignals kohärent mit wechselnden
Phasenbeziehungen beim Empfänger überlagern und dort zu Aus
löschungseffekten auf einem kurzfristigen Zeitmaßstab (fast
fading) führen.
Aus DE 197 12 549 A1 ist bekannt, intelligente Antennen
(smart antennas), d. h. Antennenanordnungen mit mehreren
Antennenelementen, zu nutzen, um die Übertragungskapazität in
Aufwärtsrichtung zu erhöhen. Diese ermöglichen eine gezielte
Ausrichtung des Antennengains in eine Richtung, aus der das
Aufwärtssignal kommt.
Aus A. J. Paulraj, C. B. Papadias, "Space-time processing for
wireless communications", IEEE Signal Processing Magazine,
Nov. 1997, S. 49-83, sind verschiedene Verfahren zur räumli
chen Signaltrennung für Auf- und Abwärtsrichtung bekannt.
Für die Abwärtsrichtung, also von Basisstation zur Teilneh
merstation, treten besondere Schwierigkeiten auf, da die
Strahlformung vor der Beeinflussung der übertragenen Signale
durch den Funkkanal vorzunehmen ist. Aus R. Schmalenberger,
J. J. Blanz, "A comparison of two different algorithms for
multi antenna C/I balancing", Proc. 2nd European Personal Mo
bile Communications Conference (EPMCC), Bonn, Germany, Sept.
1997, S. 483-490, ist ein Algorithmus der Strahlformung in
Abwärtsrichtung bekannt, wobei ein direkter Ausbreitungspfad
(Sichtverbindung) zwischen den Basisstationen und den Teil
nehmerstationen und eine iterative Berechnung von Strahlfor
mungsvektoren vorausgesetzt wird. Mit jeder Änderung der
Eigenschaften des Übertragungskanals muß die gesamte aufwen
dige iterative Berechnung wiederholt werden.
Aus DE 198 03 188 A ist ein Verfahren bekannt, wobei eine
räumliche Kovarianzmatrix für eine Verbindung von einer
Basisstation zu einer Teilnehmerstation bestimmt wird. In der
Basisstation wird ein Eigenvektor aus der Kovarianzmatrix
berechnet und für die Verbindung als ein Strahlformungsvektor
verwendet. Die Sendesignale für die Verbindung werden mit dem
Strahlformungsvektor gewichtet und Antennenelementen zur
Abstrahlung zugeführt. Intrazell-Inter-ferenzen werden
aufgrund der Verwendung von Joint-Detection, beispielsweise
in den Endgeräten, in die Strahlformung nicht einbezogen und
eine Verfälschung der empfangenen Signale durch Interzell-
Interferenzen wird vernachlässigt.
Anschaulich gesprochen ermittelt dieses Verfahren in einer
Umgebung mit Mehrwegausbreitung einen Ausbreitungsweg mit
guten Übertragungseigenschaften und konzentriert die
Sendeleistung der Basisstation räumlich auf diesen
Ausbreitungsweg. Dadurch kann jedoch nicht verhindert werden,
daß Interferenzen auf diesem Übertragungsweg kurzfristig zu
Signalauslöschungen und somit zu Unterbrechungen der
Übertragung führen können.
Die Empfehlungen des 3GPP (3rd Generation Partnership
Project, http://www.3gpp.org) sehen deshalb Verfahren vor,
bei denen die Teilnehmerstation eine kurzfristige
Kanalimpulsantwort hm des Kanals vom m-ten Antennenelement
zur Teilnehmerstation schätzt und Gewichtungsfaktoren wm
berechnet, mit denen das Sendesignal vor Abstrahlung durch
das m-te Antennenelement gewichtet werden soll. Entsprechende
Konzepte sind auch in M. Raitola, A. Hottinen und R.
Wichmann, "Transmission diversity in wideband CDMA",
erschienen in Proc. 49th IEEE Vehicular Technology Conf.
Spring (VTC '99 Spring), S. 1545-1549, Houston, Texas 1999,
behandelt.
Ein schwerwiegendes Problem dieser Vorgehensweise ist, daß
der von der Teilnehmerstation abgeschätzte Vektor der
Gewichtungsfaktoren an die Basisstation übertragen werden
muß, und daß hierfür gemäß den Empfehlungen des 3GPP nur eine
geringe Bandbreite von einem Bit pro Zeitschlitz (slot) zur
Verfügung steht. Die Vektoren können daher nur grob
quantisiert übertragen werden. Wenn sich der Kanal schnell
ändert und die Gewichtungen von einem Zeitschlitz zum anderen
aktualisiert werden müssen, sind lediglich zwei verschiedene
relative Phasenlagen der Antennenelemente einstellbar. Wenn
der Kanal sich langsamer ändert und z. B. vier Zeitschlitze
zum Übertragen des Vektors zur Verfügung stehen, sind
immerhin 16 verschiedene Werte des Vektors darstellbar.
Die bekannten Konzepte stoßen jedoch an ihre Grenzen, wenn
die Zahl der Antennenelemente der Basisstation größer als
zwei ist, denn die zum Übertragen des Vektors benötigte
Bandbreite nimmt mit dessen Komponentenzahl, d. h. mit der
Zahl der Antennenelemente zu. Das bedeutet: eine große Zahl
von Antennenelementen wäre zwar einerseits wünschenswert, um
den Sendestrahl möglichst genau ausrichten zu können,
andererseits kann infolge der begrenzten verfügbaren
Bandbreite der Gewichtungsvektor nicht so oft aktualisiert
werden, wie dies zur Anpassung an das schnelle Fading
erforderlich wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Verfahren zur Strahlformung anzugeben, das eine
zuverlässigere Formung des Downlink-Strahls erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung wird in
einem Funk-Kommunikationssystem mit einer Basisstation und
Teilnehmerstationen eingesetzt. Die Teilnehmerstationen sind
beispielsweise Mobilstationen, so in einem Mobilfunknetz,
oder Feststationen, so in sogenannten Teilnehmerzugangs-Net
zen zum drahtlosen Teilnehmeranschluß. Die Basisstation weist
eine Antenneneinrichtung (smart antenna) mit mehreren Anten
nenelementen auf. Die Antennenelemente ermöglichen einen ge
richteten Empfang bzw. eine gerichtete Sendung von Daten über
die Funkschnittstelle.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet zwischen einer
Initialisierungsphase, die jeweils in größeren Zeitabständen
entsprechend einer großen Zahl von Zeitschlitzen der
betreffenden Teilnehmerstation durchgeführt wird, und einer
Arbeitsphase, deren Schritte häufiger, z. B. bis zu einmal pro
Zeitschlitz, durchgeführt werden. In der
Initialisierungsphase wird eine Mehrzahl von sogenannten
ersten Gewichtungsvektoren ermittelt, die in einer
anschließenden Arbeitsphase des Funk-Kommunikationssystems
herangezogen werden, um einen tatsächlich für die
Strahlformung verwendeten aktuellen Gewichtungsvektor jeweils
für jeden Zyklus der Arbeitsphase neu festzulegen. Der mit
der Ermittlung der Gewichtungsvektoren verbundene
Verarbeitungsaufwand fällt daher nur relativ selten, in den
Initialisierungsphasen, an; die Festlegung des aktuellen
Gewichtungsvektors, die z. B. lediglich eine Auswahl oder das
Bilden einer Linearkombination der ersten Gewichtungsvektoren
erfordert, kann hingegen so häufig ausgeführt werden, wie
erforderlich, um durch schnelles Fading verursachte
Übertragungsunterbrechungen zu kompensieren.
Eine erste bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor,
daß die ersten Gewichtungsvektoren anhand von Messungen der
Downlink-Übertragung ermittelt werden. Diese Vorgehensweise
ist insbesondere zweckmäßig bei Funk-Kommunikationssystemen,
die unterschiedliche Frequenzen für Uplink und Downlink
verwenden, denn bei solchen Funk-Kommunikationssystemen ist
der schnelle Signalschwund (fast fading) auf den
unterschiedlichen Frequenzen nicht korreliert. Darüber hinaus
müssen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sowohl
für die Ermittlung der ersten Gewichtungsvektoren in der
Initialisierungsphase als auch für die Neufestlegung der
aktuellen Gewichtungsvektoren in der Arbeitsphase ausgeführt
werden, somit nur an der Teilnehmerstation ausgeführt werden.
So wird doppelter Verarbeitungsaufwand vermieden, und auch
Schaltungskomponenten für die Durchführung der
Verfahrensschritte müssen nur einmal, an der
Teilnehmerstation, vorgesehen werden.
Dabei werden zweckmäßigerweise in der Initialisierungsphase
die an der Teilnehmerstation ermittelten ersten
Gewichtungsvektoren an die Basisstation übertragen, und in
der Arbeitsphase erfolgt die Neufestlegung des aktuellen
Gewichtungsvektors dadurch, daß die Teilnehmerstation unter
den ermittelten ersten Gewichtungsvektoren einen
dominierenden auswählt und eine Bezeichnung des ausgewählten
dominierenden Gewichtungsvektors an die Basisstation
überträgt. Da diese Übertragung nicht in jedem einzelnen
Zeitschlitz der Teilnehmerstation stattfinden muß, kann ihr
zeitweilig ein eigener Kanal zugeordnet werden, oder in
einzelnen Zeitschlitzen kann die Übertragung von Nutzdaten
wie Sprache von der Teilnehmerstation zur Basisstation
unterbrochen oder eingeschränkt werden, um
Übertragungsbandbreite für die Übertragung der
Gewichtungsvektoren zu schaffen. Diese Gewichtungsvektoren
können so mit einer wesentlich höheren Auflösung übertragen
werden, als dies bei den herkömmlichen Verfahren mit der
Übertragungsbandbreite von einem Bit pro Zeitschlitz möglich
ist.
Die Gewichtungsvektoren entsprechen jeweils
Abstrahlungsrichtungen der Antenneneinrichtung der
Basisstation. Zwar kann es durch schnelles Fading zu
kurzfristigen Beeinträchtigungen der Übertragung auf einem
solchen gerichteten Ausbreitungsweg kommen; die Richtungen
selber, in die das Downlink-Signal abgestrahlt werden muß, um
die Teilnehmerstation gut zu erreichen, ändern sich aber auch
bei einer bewegten Teilnehmerstation nur langsam, etwa in
einem Zeitmaßstab von Sekunden bis Minuten. Deshalb sind die
an die Basisstation übertragenen Gewichtungsvektoren über
eine Zeitspanne von entsprechender Länge für die
Strahlformung brauchbar, auch wenn nicht alle
Gewichtungsvektoren zu jedem Zeitpunkt eine Übertragung mit
guter Qualität erlauben. Wenn die Übertragungsqualität eines
zu einem gegebenen Zeitpunkt verwendeten Gewichtungsvektors
nachläßt, muß die Basisstation kurzfristig auf einen anderen
Gewichtungsvektor wechseln, der eine befriedigende bzw. die
bestmögliche Übertragung erlaubt. Dieser Gewichtungsvektor
wird hier als dominierender Gewichtungsvektor bezeichnet. Da
die einzelnen Koeffizienten dieses Gewichtungsvektors bereits
an der Basisstation bekannt sind, müssen sie in der
Arbeitsphase nicht mehr einzeln übertragen werden; es genügt,
lediglich eine Bezeichnung zu übertragen, die es der
Basisstation erlaubt, den von der Teilnehmerstation
gewünschten dominierenden Gewichtungsvektor unter den bei ihr
gespeicherten auszuwählen und zur Übertragung zu verwenden.
Die Informationsmenge, die zur Übertragung einer solchen
Bezeichnung erforderlich ist, ist völlig unabhängig davon,
mit welcher Auflösung die Koeffizienten der
Gewichtungsvektoren in der Initialisierungsphase übertragen
worden sind, und sie ist auch unabhängig von der Zahl der
Koeffizienten jedes Vektors, das heißt von der Zahl der
Antennenelemente der Antenneneinrichtung der Basisstation.
Diese Informationsmenge wächst lediglich logarithmisch mit
der Zahl der an die Basisstation übertragenen
Gewichtungsvektoren. Auf diese Weise ist in der Arbeitsphase
der Teilnehmerstation eine hochgenaue Strahlformung bei
minimalem Bandbreitenbedarf für die Übertragung der
Bezeichnung möglich.
Vorzugsweise wird in der Initialisierungsphase eine erste
räumliche Kovarianzmatrix des empfangenen Downlink-Signals
erzeugt, und es werden Eigenvektoren dieser ersten
Kovarianzmatrix ermittelt, die als Gewichtungsvektoren an die
Basisstation übertragen werden.
Diese erste Kovarianzmatrix kann für das gesamte von der
Teilnehmerstation empfangene Downlink-Signal einheitlich
erzeugt werden. Da die einzelnen Beiträge zum von der
Teilnehmerstation empfangenen Downlink-Signal sich jedoch
nicht nur durch den zurückgelegten Weg, sondern auch durch
die für diesen Weg benötigte Laufzeit unterscheiden, ist es
aufschlußreicher, wenn die erste Kovarianzmatrix für jeden
Tap des Downlink-Signals einzelnen erzeugt wird.
Vorzugsweise werden aus der Gesamtheit der Eigenvektoren der
ersten Kovarianzmatrix bzw. -matrizen diejenigen
Eigenvektoren ermittelt, die die größten Eigenwerte
aufweisen, denn diese entsprechen den Ausbreitungswegen mit
der geringsten Dämpfung.
Um einen representativen Aufschluß über die Qualität der
einzelnen Übertragungswege zu gewinnen, ist es ferner
zweckmäßig, daß jede erste Kovarianzmatrix über eine Vielzahl
von Zeitschlitzen des Downlink-Signals gemittelt wird.
Um in der Arbeitsphase den jeweils zeitweilig am besten
geeigneten Gewichtungsvektor zu ermitteln, wird vorzugsweise
eine zweite räumliche Kovarianzmatrix erzeugt, und als
dominierender Gewichtungsvektor wird derjenige unter den
ermittelten Eigenvektoren ausgewählt, der mit der zweiten
Kovarianzmatrix den größten Eigenwert aufweist. Diese zweite
räumliche Kovarianzmatrix kann z. B. für jeden der
Teilnehmerstation zugeteilten Zeitschlitz von neuem erzeugt
werden.
Um bei der Erzeugung der Kovarianzmatrixen die Beiträge der
einzelnen Antennenelemente unterscheiden zu können, ist es
zweckmäßig, daß jedes Antennenelement periodisch eine
Trainingssequenz ausstrahlt, die der Teilnehmerstation
bekannt und zu den Trainingssequenzen der anderen
Antennenelemente orthogonal ist, und daß die
Gewichtungsvektoren anhand der von der Teilnehmerstation
empfangenen Trainingssequenzen ermittelt werden.
Einer speziellen Ausgestaltung zufolge, kann die Zahl der
ermittelten Gewichtungsvektoren zwei betragen; in diesem Fall
genügt ein Bit zur Bezeichnung des jeweils dominierenden
Gewichtungsvektors in der Arbeitsphase, und dieses Bit kann
in jedem der Teilnehmerstation zugeteilten Zeitschlitz
übertragen werden.
Es kann auch eine größere Zahl von Gewichtungsvektoren
ermittelt werden, vorzugsweise eine Zweierpotenz 2 n, wobei in
diesem Fall n Bits zur Bezeichnung des dominierenden
Gewichtungsvektors benötigt werden. Die Übertragung dieser
Bezeichnung kann auf mehrere Zeitschlitze verteilt erfolgen;
wenn in jedem Zeitschlitz a Bits für die Übertragung zur
Verfügung stehen, werden n/a Zeitschlitze benötigt, und der
durch die Bezeichnung spezifizierte Gewichtungsvektor wird in
den n/a unmittelbar auf die vollständige Übertragung der
Bezeichnung folgenden Zeitschlitzen eingesetzt.
Einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung zufolge werden die
ersten Gewichtungsvektoren anhand von Messungen der Uplink-
Übertragung ermittelt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil,
daß die Übertragung der Koeffizienten der ersten
Gewichtungsvektoren von der Teilnehmerstation zur
Basisstation nicht erforderlich ist. Ein solches Verfahren
ist daher besser kompatibel mit existierenden
Mobilfunksystemen, die eine solche Übertragung nicht
vorsehen.
Zwar ist das schnelle Fading bei Mobilfunksystemen, die
unterschiedliche Frequenzen für Uplink und Downlink anwenden,
für die beiden Übertragungsrichtungen unterschiedlich, dies
wirkt sich jedoch auf die Ermittlung der ersten
Gewichtungsvektoren nicht störend aus, wenn letzere durch
eine zeitliche Mittelung, insbesondere anhand einer
gemittelten Kovarianzmatrix, erhalten werden.
Auch hier ist es bevorzugt, wenn die ersten
Gewichtungsvektoren jeweils Eigenwerte einer Kovarianzmatrix
sind, denn diese Eigenwerte entsprechen jeweils einem
einzelnen Ausbreitungsweg des zwischen Basisstation und
Teilnehmerstation auf möglicherweise mehreren verschiedenen
Wegen gleichzeitig ausgetauschten Funksignals. Wenn zwischen
der Teilnehmerstation und der Basisstation ein direkter
Ausbreitungsweg (LOS, line of sight) besteht, was für die
Basisstation anhand der Empfangsstatistik des Uplink-Signals
feststellbar ist, so genügt es, daß diese das Downlink-Signal
mit einem einzigen, diesem Übertragungsweg entsprechenden
Gewichtungsvektor gewichtet ausstrahlt. Auf diese Weise wird
die Sendeleistung der Basisstation gezielt auf den direkten
Übertragungsweg ausgerichtet, andere Übertragungswege
geringerer Güte werden nicht gezielt mit Sendeleistung
versorgt.
Falls ein direkter Übertragungsweg nicht gegeben ist, kann
als aktueller Gewichtungsvektor eine Linearkombination von
ersten Gewichtungsvektoren verwendet werden. Dies entspricht
einer gezielten Aufteilung der Sendeleistung der Basisstation
auf eine begrenzte Zahl von Ausbreitungswegen entsprechend
der Zahl der in die Linearkombination eingehenden aktuellen
Gewichtungsvektoren. Falls in einer solchen Situation einer
der Übertragungswege durch schnelles Fading kurzfristig
ausfällt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß wenigstens ein
anderer Gewichtungsvektor der Linearkombination einem
Übertragungsweg mit brauchbarer Qualität entspricht. Dies
gilt insbesondere dann, wenn es sich bei den ersten
Gewichtungsvektoren um die Eigenvektoren der Kovarianzmatrix
handelt, da bei diesen die Wahrscheinlichkeiten einer
destruktiven Interferenz statistisch nicht korreliert sind.
Um bei einer solchen Übertragung unter Verwendung einer
Linearkombination von Eigenvektoren einen möglichst guten
Signal-Störabstand zu erzielen, können die Koeffizienten der
Linearkombination für einen ersten Gewichtungsvektor um so
größer gewählt werden, je größer dessen Eigenwert ist.
Falls die Verzögerung des Downlink-Signals auf zwei
Übertragungswegen identisch ist, ist die Teilnehmerstation
nicht ohne weiteres in der Lage, die Anteile dieser zwei
Übertragungswege zu den von ihr empfangenem Signal
auseinander zu halten. Es besteht daher die Möglichkeit, daß
diese zwei Beiträge am Ort der Teilnehmerstation gegenphasig
sind und sich gegenseitig auslöschen. Eine solche
gegenseitige Auslöschung kann zuverlässig vermieden werden,
wenn an der Basisstation aus einer für die Teilnehmerstation
bestimmten Nutzdatenfolge mehrere Downlink-Signale erzeugt
werden, die jeweils eine unterschiedliche Space-Time-Block-
Kodierung aufweisen, und jedes dieser Downlink-Signale mit
einem anderen aktuellen Gewichtungsvektor gewichtet
ausgestrahlt wird. Auf diese Weise wird jedem Ausbreitungsweg
eine charakteristische Space-Time-Block-Kodierung zugeordnet,
die die Beiträge der verschiedenen Übertragungswege unter
allen Umständen unterscheidbar macht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Mobilfunknetzes
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Basisstation;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Teilnehmerstation und
Fig. 4 ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß einer ersten
Ausgestaltung; und
Fig. 5 ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß einer zweiten
Ausgestaltung.
Fig. 1 zeigt die Struktur eines Funk-Kommunikationssystems,
bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. Es
besteht aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC,
die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem
Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobil
vermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basis
stationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscon
troller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest
einer Basisstation BS. Eine solche Basisstation BS kann über
eine Funkschnittstelle eine Nachrichtenverbindung zu
Teilnehmerstationen MS aufbauen. Hierfür sind wenigstens
einzelne der Basisstationen BS mit Antenneneinrichtungen AE
ausgerüstet, die mehrere Antennenelemente (A1 - AM)
aufweisen.
In Fig. 1 sind beispielhaft Verbindungen V1, V2, Vk zur Über
tragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinforma
tionen zwischen Teilnehmerstationen MS1, MS2, MSk, MSn und
einer Basisstation BS dargestellt. Ein Operations- und
Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und
Wartungsfunktionen für das Mobilfunknetz bzw. für Teile da
von. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-
Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum
Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze
mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Basisstation BS.
Eine Signalerzeugungseinrichtung SA stellt das für die
Teilnehmerstatiom MSk bestimmte Sendesignal in Funkblöcken
zusammen und ordnet es einem Frequenzkanal TCH zu. Eine
Sende/Empfangseinrichtung TX/RX empfängt das Sendesignal
sk(t) von der Signalerzeugungseinrichtung SA. Die
Sende/Empfangseinrichtung TX/RX umfaßt ein
Strahlformungsnetzwerk, in dem das Sendesignal sk(t) für die
Teilnehmerstation MSk mit Sendesignalen s1(t), s2(t), . . .
verknüpft wird, die für andere Teilnehmerstationen bestimmt
sind, denen die gleiche Sendefrequenz zugeordnet ist. Das
Strahlformungsnetzwerk umfaßt für jedes Teilnehmersignal und
jedes Antennenelement einen Multiplizierer M, der das
Sendesignal sk(t) mit einer Komponente wm (k) eines
Gewichtungsvektors w(k) multipliziert, der der empfangenden
Teilnehmerstation MSk zugeordnet ist. Die Ausgangssignale der
jeweils einem Antennenelement Am, m = 1, . . ., M zugeordneten
Multiplizierer M werden von einem Addierer ADm, m = 1, 2, . . .,
M addiert, von einem Digitalanalogwandler DAC analogisiert,
auf die Sendefrequenz umgesetzt (HF) und in einem
Leistungsverstärker PA verstärkt, bevor sie das
Antennenelement A1, . . ., AM erreichen. Eine zu dem
beschriebenen Strahlformungsnetz analoge Struktur, die in der
Figur nicht eigens dargestellt ist, ist zwischen den
Antennenelementen A1, A2, . . ., AM und einem digitalen
Signalprozessor DSP angeordnet, um das empfangene Gemisch von
Uplink-Signalen in die Beiträge der einzelnen
Teilnehmerstationen zu zerlegen und diese getrennt dem DSP
zuzuführen.
Eine Speichereinrichtung SE enthält zu jeder
Teilnehmerstation MSk einen Satz von Gewichtungsvektoren
w(k,1), w(k,2), . . ., unter denen der von den Multiplizierern M
verwendete Gewichtungsvektoren w(k) ausgewählt ist.
Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Teilnehmerstation
MSk zur Durchführung einer ersten Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Teilnehmerstation MSk
umfaßt eine einzige Antenne A, die das von der Basisstation
BS ausgestrahlte Downlink-Signal empfängt. Das ins Basisband
umgesetzte Empfangssignal von dar Antenne A wird einem
sogenannten Rake Searcher RS zugeführt, der dazu dient,
Laufzeitunterschiede von Beiträgen des Downlink-Signals zu
messen, die die Antenne A auf unterschiedlichen
Ausbreitungswegen erreicht haben. Das Empfangssignal liegt
ferner an einem Rake-Verstärker RA an, der eine Mehrzahl von
Rake-Fingern umfaßt, von denen drei in der Figur dargestellt
sind, und die jeweils ein Verzögerungsglied DEL und einen
Entspreizer-Entscrambler EE aufweisen. Die
Verzögerungsglieder DEL verzögern das Empfangssignal jeweils
um einen vom Rake-Searcher RS gelieferten Verzögerungswert
t1, τ2, τ3, . . .. Die Entspreizer-Entscrambler EE liefern an
ihren Ausgängen jeweils eine Folge von abgeschätzten
Symbolen, wobei die Ergebnisse der Abschätzung für die
einzelnen Entscrambler aufgrund unterschiedlicher Phasenlagen
des Downlink-Signals zu Entscrambling- und Spreizcode in den
einzelnen Fingern des Rake-Verstärkers unterschiedlich sein
können.
In den von den Entspreizern-Entscramblern EE gelieferten
Symbolfolgen sind auch die Ergebnisse der Abschätzung von
Trainingssequenzen enthalten, die von der Basisstation
ausgestrahlt werden, und die für jedes Antennenelement der
Basisstation quasi-orthogonal und charakteristisch sind. Ein
Signalprozessor SP dient zum Vergleich der Ergebnisse der
Abschätzung dieser Trainingssequenzen mit den der
Teilnehmerstation bekannten, tatsächlich in den
Trainingssequenzen enthaltenen Symbole. Anhand dieses
Vergleichs kann die Impulsantwort des Übertragungskanals
zwischen Basisstation BS und Teilnehmerstation MSk für jeden
einzelnen Finger oder Tap ermittelt werden. An die Ausgänge
der Entspreizer-Entscrambler EE ist auch ein Maximum Ratio
Combiner MRC angeschlossen, der die einzelnen abgeschätzten
Symbolfolgen zu einer kombinierten Symbolfolge mit
bestmöglichen Signalrauschverhältnis zusammenfügt und diese
an eine Sprachsignalverarbeitungseinheit SSV liefert. Die
Arbeitsweise dieser Einheit SSV, die die empfangene
Symbolfolge in ein für einen Benutzer hörbares Signal
umwandelt bzw. empfangene Töne in eine Sendesymbolfolge
umsetzt, ist hinlänglich bekannt und braucht hier nicht
beschrieben zu werden.
Der Signalprozessor SP ermittelt für jeden Tap einzeln die
Impulsantworten eines jeden Antennenelements AE1, . . ., AEM
und fügt diese Impulsantworten in der z. B. aus der zitierten
DE 198 03 188 bekannten Weise zu einer räumlichen
Kovarianzmatrix Rxx zusammen. Diese räumlichen
Kovarianzmatrizen werden an eine Recheneinheit RE geliefert,
deren Arbeitsweise anhand des Flußdiagramms aus Fig. 4
beschrieben wird.
In einer Initialisierungsphase 1 summiert die Recheneinheit
RE eine große Zahl von gelieferten Kovarianzmatrizen für
jeden Tap getrennt auf und bildet einen Mittelwert der
Kovarianzmatrizen. Eine Analyse der Eigenwerte und
Eigenvektoren der für die verschiedenen Taps erhaltenen
gemittelten Kovarianzmatrizen schließt sich an (Schritt 2).
Die Analyse kann sich auf sämtliche Eigenvektoren und -werte
der Kovarianzmatrix erstrecken, in dem hier betrachteten Fall
ermittelt eine Kontrolleinheit KE unter den bei der Analyse
gefundenen Eigenvektoren eine begrenzte Zahl, z. B. 2 oder 4,
die die Eigenwerte mit den höchsten Beträgen aufweisen, und
die folglich den Übertragungswegen mit der geringsten
Dämpfung entsprechen. Alternativ kann ein Verfahren zur
Eigenvektorananlyse eingesetzt werden, das die Eigenvektoren
der Kovarianzmatrix in der Reihenfolge abnehmender Beträge
der Eigenwerte liefert, und das abgebrochen wird, wenn die
begrenzte Zahl von Eigenvektoren ermittelt ist.
Die Koeffizienten der ermittelten Eigenvektoren w(k,1), w(k,2),
. . . werden mit dem von der Sprachverarbeitungseinheit SSV
kommenden Nutzdatenstrom kombiniert und über die Antenne A an
die Basisstation übertragen (Schritt 4). Die Basisstation
speichert sie in ihrer Speichereinheit SE zur Verwendung als
Koeffizienten für die Multiplizierer M des
Strahlformungsnetzes.
Nun geht die Recheneinheit RE in eine Arbeitsphase über, in
der diese Kovarianzmatrizen Rxx jeweils auf einen einzelnen
Zeitschlitz der Teilnehmerstation bezogen von dem
Signalprozessor SP empfängt (Schritt 5) und mit jedem der in
der Speichereinheit gespeicherten, an die Basisstation
übertragenen Eigenvektoren multipliziert, um die Eigenwerte
dieser Vektoren für die betreffende Kovarianzmatrix zu
ermitteln (Schritt 6). Die Nummer des Eigenvektors, der den
größeren Eigenwert aufweist, wird im Schritt 7 über die
Kontrolleinheit KE an die Basisstation übermittelt. Dieser
Eigenvektor wird als der dominierende Eigenvektor bezeichnet,
denn er liefert den stärksten und in der Regel besten Beitrag
zum Empfangssignal. Wenn lediglich zwei ermittelte
Eigenvektoren im Speicherelement SE gespeichert sind und an
die Basisstation übertragen worden sind, genügt ein Bit, um
den Eigenvektor mit dem jeweils größeren Eigenwert zu
bezeichnen. Folglich kann, wenn pro Zeitschlitz ein Bit für
die Rückmeldung der Empfangseigenschaften an die Basisstation
zur Verfügung steht, der von der Basisstation zur
Strahlformung verwendete Vektor in jedem Zeitschlitz
aktualisiert und für die Strahlformung im darauffolgenden
Zeitschlitz verwendet werden.
Wenn vier Eigenwerte an die Basisstation übermittelt worden
sind, sind zwei Bits zur Bezeichnung des jeweils
dominierenden Eigenvektors erforderlich. Wenn ein Bit pro
Zeitschlitz für die Rückübertragung der Empfangseigenschaften
zur Verfügung steht, sind daher zwei Zeitschlitze
erforderlich, um die vollständige Bezeichnung des
dominierenden Vektors zu übertragen. Dieser wird folglich für
die zwei auf seiner Übertragung folgenden Zeitschlitze für
die Strahlformung genutzt; im Laufe dieser zwei Schlitze wird
die anschließend zu verwendete Bezeichnung übertragen.
Die Schritte der Arbeitsphase können viele Male zyklisch
wiederholt werden, bevor die Initialisierungsphase erneut
durchgeführt werden muß, um die Koeffizienten der
Eigenvektoren zu aktualisieren.
Der einfacheren Verständlichkeit wegen wurde oben zwischen
Initialisierungsphase und Arbeitsphase unterschieden. Dies
bedeutet jedoch nicht, daß beide Phasen zeitlich von einander
getrennt ablaufen müssen. Es ist z. B. möglich und zweckmäßig,
beide Phasen miteinander zu verschränken, indem die
Recheneinheit RE mit einer empfangenen Kovarianzmatrix Rxx
zum einen die Eigenwertbestimmung des Schritts 6 ausführt,
und zum anderen diese Matrix zur Bildung eines laufenden
Mittelwerts der Kovarianzmatrizen in Schritt 1 heranzieht.
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß jederzeit eine
aktuelle gemittelte Kovarianzmatrix zur Verfügung steht, an
der die Eigenwertanalyse des Schritts 2 durchgeführt werden
kann.
Eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Bei dieser
Ausgestaltung werden die ersten Gewichtungsvektoren anhand
von Messungen der Uplink-Übertragung von einer
Teilnehmerstation MSk zur Basisstation BS ermittelt. Die
Basisstation BS ist zu diesem Zweck mit Komponenten analog zu
dem mit Bezug auf Fig. 3 für die Teilnehmerstation
beschriebenen Rake-Searcher RS, Rake-Verstärker RA,
Signalprozessor SP, Recheneinheit RE, Speicherelement SE etc.
ausgestattet.
In Schritt 1 des Verfahrens bildet die Recheneinheit RE eine
gemittelte Kovarianzmatrix für jeden einzelnen Tap des
Uplink-Signals und ermittelt die Eigenvektoren und Eigenwerte
der so erhaltenen Kovarianzmatrix. Diese Eigenwerte
entsprechen jeweils einem Übertragungsweg und enthalten die
Information über die relativen Phasenlagen des entsprechenden
Beitrags des Uplink-Signals an den einzelnen
Antennenelementen und damit über die Richtung, aus der der
Beitrag empfangen wird. Wenn die Frequenzen von Uplink und
Downlink bei dem betrachteten Funk-Kommunikationssystem
gleich sind, können die in dem Eigenvektor enthaltenen
Phaseninformationen direkt für die Gewichtung des Downlink-
Signals genutzt werden. Falls die Frequenzen von Uplink und
Downlink unterschiedlich sind, so ist es erforderlich, die in
dem Eigenvektor enthaltene Phaseninformation unter
Zugrundelegung der Uplink-Frequenz in eine entsprechende
Richtung und diese Richtung anhand der Downlink-Frequenz
wieder in Phaseninformation umzurechnen, um für die
Strahlformung im Downlink geeignete Eigenvektoren zu
erhalten.
Die Analyse des Schritts 2 umfaßt auch die Bestimmung der
Eigenwerte der Eigenvektoren. Der Betrag des Eigenwerts ist
ein Maß für die Qualität jedes einzelnen Übertragungsweges;
für die spätere Verwendung wird daher eine gegebene Zahl von
z. B. 2 oder 4 Eigenvektoren ausgewählt und in Schritt 3
gespeichert, die unter den gefundenen Eigenvektoren die
Eigenwerte mit dem höchsten Betrag aufweisen.
In der sich anschließenden Arbeitsphase empfängt die
Recheneinheit zyklisch Kovarianzmatrizen von dem
Signalprozessor, wobei jede Kovarianzmatrix jeweils auf ein
einzelnes Tap des Uplink-Signals bezogen ist. Die in der
Speichereinheit SE gespeicherten Eigenvektoren entsprechen
ihrerseits jeweils einem bestimmten Tap. Die Recheneinheit
bestimmt in Schritt 6 für jeden gespeicherten Eigenvektor
dessen aktuellen Eigenwert bei Multiplikation mit der in
Schritt S gelieferten, dem gleichen Tap wie der Eigenvektor
entsprechenden Kovarianzmatrix. Der erhaltene Eigenwert
liefert ein Maß für die Übertragungsqualität auf dem dem
Eigenvektor entsprechenden Übertragungweg mit einer
zeitlichen Auflösung, die der Rate der Erzeugung der
Kovarianzmatrizen in der Arbeitsphase entspricht. In dieser
Phase werden die Kovarianzmatrizen von dem Signalprozessor
jeweils für jeden der Teilnehmerstation zugeteilten
Zeitschlitz aktuell erzeugt; der Eigenwert ist daher ein Maß
für die Übertragungsqualität des Übertragungsweges unter
Berücksichtigung des schnellen Fadings.
Bei einer ersten, einfachen Variante des Verfahrens schließt
sich ein Schritt 8 an, in dem ein aktueller Gewichtungsvektor
w(k) berechnet wird, indem eine Linearkombination der
gespeicherten Eigenvektoren w(k,1), w(k,2), . . . gebildet wird,
wobei jeder der Eigenvektoren w(k,1), w(k,2), . . . in die
Linearkombination mulitipliziert mit seinem in Schritt 6
erhaltenen Eigenwert oder dessen Betrag eingeht. Eine
Normierung der Linearkombination ist möglich. Durch diese
Gewichtung bei der Bildung der Linearkombination ist
gewährleistet, daß diejenigen Übertragungswege, die
kurzfristig die besten Übertragungseigenschaften aufweisen,
das von der Basisstation abgestrahlte Downlink-Signal
dominieren. Die anderen in den aktuellen Gewichtungsvektor
w(k) eingehenden Eigenvektoren dienen der Absicherung, daß
auch in dem Falle, daß der am höchsten gewichtete
Übertragungsweg von einem Zeitschlitz auf den nächsten
ausfällt, ein brauchbares Signal bei der Teilnehmerstation
ankommt.
Falls einer der Übertragungswege zwischen Basisstation und
Teilnehmerstation eine Direktverbindung ist, so ist dies für
die Basisstation darin erkennbar, daß der entsprechende
Beitrag an dem empfangenen Uplink-Signal relativ geringe
Phasenfluktuation und zumeist auch geringe Dämpfung aufweist.
Wenn ein solcher direkter Übertragungsweg existiert, kann der
zugeordnete Eigenvektor unmittelbar als aktueller
Gewichtungsvektor w(k) verwendet werden, mit anderen Worten
alle anderen Eigenvektoren gehen mit Koeffizienten 0 in die
Bildung der Linearkombination ein.
Eine weiterentwickelte Variante der zweiten Ausgestaltung
setzt eine Basisstation mit einer mehrere Antennenelemente
umfassende Antenneneinrichtung voraus, die in der Lage ist,
unter Verwendung von Space-Time-Block-Codes auszustrahlen.
Solche Codes sind z. B. aus Tarokh et al., Space-Time Block
Codes from Orthogonal Designs, IEEE Trans. on Information
Theory, Bd. 45 Nr. 5, Juli 1999, bekannt. Ein Ausschnitt der
Sende/Empfangseinrichtung Tx/Rx einer solchen Basisstation
ist in Fig. 6 gezeigt. In dieser Sende/Empfangseinrichtung
wird eine für die Teilnehmerstation MSk bestimmte
komplexwertige Symbolfolge in zwei Stränge aufgeteilt, von
denen einer einen Space-Time-Block-Encoder STBE enthält, der
hier zwei aufeinanderfolgende Symbole der Symbolfolge sk(t)
in ihrer Reihenfolge vertauscht, konjungiert und das
Vorzeichen eines Symbols umkehrt. Die auf diese Weise
erhaltenen zwei unterschiedlichen Symbolfolgen mit gleichem
Informationsgehalt werden in einem Strahlformungsnetzwerk,
dessen Aufbau analog zu dem mit Bezug auf Fig. 2
beschriebenen ist und deshalb hier nicht wieder eingehend
behandelt wird, mit zwei unterschiedlichen Eigenvektoren
w(k,a), w(k,b) aus dem Satz der Eigenvektoren w(k,1), w(k,2), . . .
(w(k,a) = (w1 (k,a), w2 (k,a), . . ., wM (k,a)) gewichtet, additiv
überlagert und ausgestrahlt. Die einzelnen Antennenelemente
A1, . . . AM sind somit in der Lage, ein Gemisch von Signalen
auszustrahlen, die eine unterschiedliche Space-Time-Block-
Kodierung aufweisen. Die Kodierung ist somit nicht für ein
einzelnes Antennenelement spezifisch sondern für einen
Ausbreitungsweg a bzw. b, der dem zur Gewichtung verwendeten
Eigenvektor w(k,a) bzw. w(k,b) entspricht. Dadurch ist
gewährleistet, daß Signale, die die Teilnehmerstation MSk auf
diesen zwei verschiedenen Übertragungswegen a, b erreichen,
niemals destruktiv interferieren können, auch wenn ihre
relative Verzögerung verschwindet. Bei der mit Hilfe dieser
Sende/Empfangseinrichtung ausgeführten Variante der zweiten
Ausgestaltung des Verfahrens ist der Schritt 8 des Bildens
einer Linearkombination somit durch die Space-Time-Block-
Kodierung ersetzt. Ansonsten entsprechen sich die
Verfahrensschritte; insbesondere besteht bei beiden Varianten
die Möglichkeit, diejenigen unter den gespeicherten
Eigenvektoren, die in die Linearkombination eingehen, bzw.
zur Gewichtung der Space-Time-Block-kodierten Signale
eingesetzt werden, von einem Zyklus der Arbeitsphase zum
nächsten auszutauschen.
Abwandlungen der hier beschriebenen Ausgestaltungen liegen
anhand der hier gegebenen Offenbarung im Rahmen des
fachmännischen Könnens. Insbesondere ist eine Variante
denkbar, bei der eine Ermittlung der Eigenvektoren am Uplink-
Signal vorgenommen wird, so wie mit Bezug auf die zweite
Ausgestaltung beschrieben, und bei der die ermittelten
Eigenwerte von der Basisstation an die Teilnehmerstation
ermittelt werden, so daß die Teilnehmerstation die
Verfahrensschritte 5 bis 7, sowie mit Bezug auf Fig. 4 für
die erste Ausgestaltung des Verfahrens beschrieben, ausführen
kann.
Claims (24)
1. Verfahren zur Strahlformung in einem Funk-
Kommunikationssystem mit Teilnehmerstationen (MSk, MS1 bis
MSn) und einer Basisstation (BS), die eine
Antenneneinrichtung (AE) mit mehreren Antennenelementen
(A1 bis AM) aufweist, die ein Downlinksignal jeweils
gewichtet mit Koeffizienten wi, i = 1, . . ., M eines
aktuellen Gewichtungsvektors w abstrahlen, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) in einer Initialisierungsphase eine Mehrzahl von ersten Gewichtungsvektoren w(j) ermittelt werden, und
- b) in einer Arbeitsphase der für die Ausstrahlung eines Zeitschlitzes des für die Teilnehmerstation (MSk) bestimmten Downlinksignals verwendete aktuelle Gewichtungsvektor w anhand der ermittelten ersten Gewichtungsvektoren zyklisch neu festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten Gewichtungsvektoren anhand von Messungen der
Downlink-Übertragung ermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) in der Initialisierungsphase die ersten Gewichtungsvektoren w(j) an der Teilnehmerstation ermittelt werden, und die ermittelten ersten Gewichtungsvektoren an die Basisstation übertragen werden; und daß
- b) in der Betriebsphase die Teilnehmerstation unter den ermittelten ersten Gewichtungsvektoren einen dominierenden auswählt und eine Bezeichnung des dominierenden Gewichtungsvektors an die Basisstation überträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Initialisierungsphase eine erste räumliche
Kovarianzmatrix des empfangenen Downlinksignals erzeugt
wird, daß Eigenvektoren der ersten Kovarianzmatrix
ermittelt werden und daß die Eigenvektoren als erste
Gewichtungsvektoren übertragen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Kovarianzmatrix für jeden Tap des Downlinksignals
einzeln erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die ermittelten ersten Eigenvektoren diejenigen aus
der Gesamtheit der Eigenvektoren der ersten
Kovarianzmatrix oder -matrizen sind, die die größten
Eigenwerte aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Kovarianzmatrix über eine
Vielzahl von Zeitschlitzen des Downlinksignals gemittelt
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Betriebsphase zyklisch eine
zweite räumliche Kovarianzmatrix erzeugt wird, und daß als
dominierender Gewichtungsvektor derjenige unter den
ermittelten Eigenvektoren ausgewählt wird, der mit der
zweiten Kovarianzmatrix den größten Eigenwert aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Antennenelement periodisch eine
Trainingssequenz ausstrahlt, die zu den Trainingssequenzen
der anderen Antennenelemente orthogonal ist, und daß die
ersten Gewichtungsvektoren anhand der von der
Teilnehmerstation empfangenen Trainingssequenzen ermittelt
werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zahl der ermittelten ersten
Gewichtungsvektoren zwei beträgt, und daß die Bezeichnung
des dominanten Gewichtungsvektors in jedem der
Teilnehmerstation zugeteilten Zeitschlitz übertragen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bezeichnung zur Strahlformung in dem unmittelbar auf
ihre Übertragung folgenden Zeitschlitz eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zahl der ermittelten ersten
Gewichtungsvektoren 2 n, n = 2, 3, . . ., beträgt, und daß die n
Bit umfassende Bezeichnung des dominanten
Gewichtungsvektors in Portionen von a Bits, a = 1, . . ., n in
jedem der Teilnehmerstation zugeteilten Zeitschlitz
übertragen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bezeichnung zur Strahlformung in den n/a unmittelbar
auf ihre Übertragung folgenden Zeitschlitzen eingesetzt
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten Gewichtungsvektoren anhand
von Messungen der Uplink-Übertragung ermittelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Initialisierungsphase eine erste räumliche
Kovarianzmatrix des empfangenen Uplinksignals erzeugt
wird, daß Eigenvektoren der ersten Kovarianzmatrix
ermittelt werden und daß die Eigenvektoren als erste
Gewichtungsvektoren verwendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Kovarianzmatrix für jeden Tap des Uplinksignals
einzeln erzeugt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die ermittelten Eigenvektoren
diejenigen aus der Gesamtheit der Eigenvektoren der ersten
Kovarianzmatrix oder -matrizen sind, die die größten
Eigenwerte aufweisen.
18. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Kovarianzmatrix über eine
Vielzahl von Zeitschlitzen des Uplinksignals gemittelt
wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Betriebsphase zyklisch eine
zweite räumliche Kovarianzmatrix erzeugt wird, und daß als
dominierender Gewichtungsvektor derjenige unter den
ermittelten Eigenvektoren ausgewählt wird, der mit der
zweiten Kovarianzmatrix den größten Eigenwert aufweist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Teilnehmerstation periodisch eine
Trainingssequenz ausstrahlt, und daß die ersten
Gewichtungsvektoren anhand der von der Basisstation
empfangenen Trainingssequenzen ermittelt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 14 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Gewichtungsvektor
eine Linearkombination der ersten Gewichtungsvektoren ist.
22. Verfahren nach Anspruch 15 und Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Koeffizienten der
Linearkombination für einen ersten Gewichtungsvektor um so
größer gewählt werden, je größer dessen Eigenwert ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 14 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß aus einer für die
Teilnehmerstation (MSk) bestimmten Symbolfolge mehrere
Downlink-Signale erzeugt werden, die jeweils eine
unterschiedliche Space-Time-Block-Codierung aufweisen, und
daß jedes der Downlinksignale mit einem anderen aktuellen
Gewichtungsvektor gewichtet ausgestrahlt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der aktuelle Gewichtungsvektor aus den
ersten Gewichtungsvektoren ausgewählt wird, wenn ein LOS-
Übertragungsweg zwischen Basisstation und
Teilnehmerstation existiert.
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