DE102015114975B4

DE102015114975B4 - Verfahren zur Funkkommunikation und Kommunikationsvorrichtungen

Info

Publication number: DE102015114975B4
Application number: DE102015114975.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Faerber; Ingolf Karls; Maria Fresia; Kilian Roth; Honglei Miao
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2035-09-08
Also published as: US10498427B2; DE102015114975A1; WO2017044219A1; US20180248610A1

Abstract

Verfahren zur Funkkommunikation, umfassend:Empfangen eines Millimeterwellensignals über eine Funkkommunikation von einer Sendeantenne (303) mittels einer Empfangsantenne (304), wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist;Ermitteln einer minimal erforderlichen Dienstgüte für die Funkkommunikation;Bestimmen einer Empfangsqualität des Millimeterwellensignals, so wie es durch die Empfangsantenne (304) für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne empfangen wird;Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer für die minimal erforderliche Dienstgüte erforderlichen Empfangsqualität liegt, und Fortsetzen der Funkkommunikation mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit.

Description

Technisches Gebiet
Hier beschriebene Ausführungsformen betreffen allgemein Verfahren zur Funkkommunikation und Kommunikationsvorrichtungen.
Stand der Technik
Zur Vergrößerung des Durchsatzes in Mobilfunk-Kommunikationssystemen wird die Benutzung von Millimeterwellensignalen (mm-Wellensignalen) zur Funkübertragung in Betracht gezogen. Da Millimeterwellensignale typischerweise empfindlicher gegenüber Ausbreitungsverlusten als Funksignale längerer Wellenlängen sind, wird die Benutzung von Richtantennen, d.h. Strahlformung, in Betracht gezogen, die jedoch einen Mechanismus zum Ausrichten der Sender- und der Empfängerantenne erfordert. Ansätze, die effiziente Benutzung von Strahlformung erlauben, sind deshalb wünschenswert.
Die Druckschrift US 2007/0054617 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem die Entfernung zwischen zwei Endgeräten, die mittels Millimeterwellen kommunizieren, ermittelt wird und abhängig auf der Entfernung die Strahlenbreite erhöht oder verringert wird. Die Ermittlung der Entfernung kann basierend auf RSSI (Received Signal Strength Indication) und FER (Frame Error Rate) ermittelt werden.
Die Druckschrift WO 2013/125993 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zum Ermitteln eines Strahlen-Parameters einer Antenne. Dabei wird der Strahlenparameter basierend auf Funkeigenschaften an einem ersten Kommunikationsknoten, der drahtlos mit einem zweiten Kommunikationsknoten kommuniziert, bestimmt. Der Strahlenparameter wird ferner basierend auf mindestens einer mit dem zweiten Funkkommunikationsknoten assoziierten Eigenschaft bestimmt.
Figurenliste
In den Zeichnungen beziehen sich im Allgemeinen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten durchweg auf dieselben Teile. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, stattdessen wird im Allgemeinen die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung betont. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein Mobilfunk-Kommunikationssystem.
2 ein Diagramm, das die Dämpfung für das Millimeterwellenspektrum angibt.
3 eine Kommunikationsanordnung.
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Funkkommunikation.
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Funkkommunikation.
6 eine Kommunikationsvorrichtung.
7 eine Kommunikationsvorrichtung.
8 eine Millimeterwellen-Kleinzelle.
9 ein Beispiel für ein Antennenstrahlungsmuster für eine Antenne mit hohem Gewinn.
10 ein Beispiel für ein Antennenstrahlungsmuster für eine Antenne mit verringertem Gewinn.
11 ein Beispiel für einen Nachrichtenfluss zwischen einem Kommunikationsendgerät und einer Basisstation zur Antennengewinnsteuerung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der Erfindung, wie sie durch die unabhängigen Patentansprüche beschrieben werden und für die Weiterbildungen in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben sind, ermöglichen das Lockern der Bemühung des Richtungsverfolgung zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne, wenn die Empfangsqualität dies erlaubt.
Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Einzelheiten und Aspekte der vorliegenden Offenbarung zeigen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Es können andere Aspekte benutzt und strukturelle, logische und elektrische Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung schließen sich nicht unbedingt gegenseitig aus, da einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einem oder mehreren anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden.
1 zeigt ein Mobilfunk-Kommunikationssystem 100.
Das Mobilfunk-Kommunikationssystem umfasst ein Funkzugangsnetz mit mehreren Basisstationen 101-104, wobei jede Basisstation 101-104 eine Funkzelle 105-108 betreibt. Ein Kommunikationsendgerät (d.h. ein Teilnehmerendgerät) 109, das sich in einer der Funkzellen befindet, in diesem Beispiel einer ersten Funkzelle 105, die von einer ersten Basisstation 101 betrieben wird, kann über eine Funkkommunikationsverbindung 110 mit der ersten Basisstation 101 kommunizieren, um Daten mit dem Funkzugangsnetz auszutauschen und zum Erhalten von Zugang zu anderen mit dem Funkzugangsnetz verbundenen Netzen, z.B. einem Kernnetz des Mobilfunk-Kommunikationssystems 100 oder dem Internet.
Es gibt mehrere Generationen von Mobilfunk-Kommunikationssystemen, wie etwa 2G wie etwa GSM (Global System for Mobile Communications), 3G wie etwa UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und 4G wie LTE (Long Term Evolution). Für die fünfte Generation 5G gibt es Konzepte, die signifikante Datendurchsatzverbesserungen durch die Verwendung von Millimeterwellenspektrum und Trägern mit großer Bandbreite in Betracht ziehen. Das Millimeterwellen-Funkbetriebsmittel kann zwischen Backhaul-, Fronthaul- und Zugangsstrecken geteilt werden. Die Millimeterwellentechnologie ist bestimmt für Spektrum mit einer absoluten Hochfrequenz, die so hoch ist, dass sich der Spektrumbereich gut dafür eignet, sehr große Bandbreiten zu bieten. Die betreffenden Frequenzbereiche weisen jedoch schwierige Ausbreitungsbedingungen auf, die hauptsächlich durch die höhere absolute Hochfrequenz und die vergrößerten Ausbreitungsverluste verursacht werden, und darüber hinaus hat man eine atmosphärische Auswirkung. Vorgeschlagene Bänder z.B. in den Bändern von 20-30 und 60 GHz, sind gegenüber H20- und 02-Absorptionseffekten empfindlich, wie in 2 dargestellt.
2 zeigt ein Diagramm 200 der Dämpfung (angegeben auf der vertikalen Achse 201) abhängig von der Frequenz (angegeben auf der horizontalen Achse 202) für das mm-Wellen-Spektrum.
Dagegen erlauben die kleinen Wellenlängen die Erzeugung von Antennen mit hohem Gewinn und hoher Richtungsempfindlichkeit mittels Strahlformung, wie in 3 dargestellt.
3 zeigt eine Kommunikationsanordnung 300.
Die Kommunikationsanordnung 300 umfasst einen Sender 301 (der z.B. einem der ersten Basisstation 101 und des Kommunikationsendgeräts 109 entspricht) und einen Empfänger (der z.B. dem anderen der ersten Basisstation 101 und des Kommunikationsendgeräts 109 entspricht).
Der Sender 301 umfasst eine gerichtete Sendeantenne 303, die aus mehreren Antennen (Erregerelementen) gebildet ist, und der Empfänger 302 umfasst eine gerichtete Empfangsantenne 304, die aus mehreren Antennen (Erregerelementen) gebildet ist. Durch Setzen einer Phasenverschiebung zwischen den die Sendeantenne 303 bildenden Antennen kann der Sender 301 Strahlformung für ein Sendesignal durchführen, so dass der Antennengewinn stark von dem Winkel abhängt, unter dem der Sender gesehen wird (anders ausgedrückt hängt die Signalstärke von dem Abgangswinkel von dem Sender 301 ab). In diesem Beispiel ist der Gewinn für die Richtung einer Hauptkeule 305 (repräsentiert durch ihre Größe) sehr hoch, für die Richtung der Nebenkeulen 306 mittel und für alle anderen Richtungen sehr klein. Ähnlich kann der Empfänger 302 durch Setzen einer Phasenverschiebung zwischen den die Empfangsantenne 304 bildenden Antennen Strahlformung durchführen, damit der Empfangsantennengewinn von dem Ankunftswinkel eines Signals abhängig wird.
Durch Strahlformung können für bestimmte Richtungen hohe Antennengewinne erzielt werden. Diese hohen Antennengewinne erlauben ein Kompensieren der zusätzlichen Wegverluste für Millimeterwellen, erfordern aber, dass der Abgangswinkel (AoD) des Sendes (TX) der Hauptkeule 305 perfekt mit dem gewünschten Ankunftswinkel (AoA) des Empfängers (Rx) übereinstimmt, d.h. mit dem Ankunftswinkel, für den der Empfangsantennengewinn hoch ist.
Um die mögliche Distanz zwischen dem Sender 301 und dem Empfänger 302 zu maximieren, weisen beide gerichtete Antennen 303, 304 auf. Bei der Anwendung auf ein Mobilfunk-Kommunikationssystem folgt hieraus, dass sowohl die Basisstationen 101-104 als auch die Teilnehmerendgeräte gerichtete lenkbare Millimeterwellenantennen aufweisen.
Eine Antenne mit hohem Gewinn, wie etwa die Sendeantenne 303 und die Empfangsantenne 304, besteht typischerweise aus einem Array von Erregerelementen und mittels Phasenverschiebungsvorrichtungen und Einstellmitteln für die Phasenverschiebungen zwischen den Erregerelementen. Für Backhaul- und Fronthaul-Installationen kann der Strahl (z.B. die Hauptkeule 305) über einen bestimmten (Winkel-)Bereich ohne mechanische Arbeit (durch Phasenverschiebung) gelenkt werden und kann zwischen den verbundenen Punkten (z.B. Sender 301 und Empfänger 302) als mehr oder weniger statisch betrachtet werden.
Für Benutzerzugang, d.h. die Funkverbindung 110 zwischen einem Kommunikationsendgerät 109, das von einem menschlichen Benutzer verwendet wird, ist zu beachten, dass eine Millimeterwellen-Funkstrecke abhängig von den durch die Bewegung des Benutzers verursachten kurzfristigen Schwankungen stark variieren kann. Dies kann durch Echtzeit-Tracking des Strahls unter Berücksichtigung der Dynamik der Streckenkanalbedingungen und des erforderlichen Durchsatzes der Funkverbindung 110, einschließlich Referenzsignalmustern, berücksichtigt werden. Hierfür ist jedoch typischerweise eine gut ansprechende Rückkopplungsschleife erforderlich, um die Richtungsantennen der Basisstation 101 und des Teilnehmerendgeräts 109 ausgerichtet (d.h. aufeinander zeigend) zu halten. Zum Beispiel wird eine Rückkopplungsschleife gebildet, indem das Kommunikationsendgerät 109 der Basisstation 101 eine Empfangsqualitätsangabe meldet und die Basisstation 101 entsprechend die Ausrichtung zwischen der Sendeantenne 303 und der Empfängerantenne 304 aktualisiert, d.h. die Richtung des Antennengewinnmusters der Sendeantenne 303 (d.h. die Richtung der Hauptkeule 305) aktualisiert und das Kommunikationsendgerät 109 anweist, die Richtung des Antennengewinnmusters der Empfangsantenne 304 auf Ausrichtung miteinander zu aktualisieren.
Unter der Annahme eines konstanten Tracking (d.h. Ausrichtung der Richtungsantennen des Senders 301 und des Empfängers 302) wird die Streckenbudgetformel gegeben als $L_{p}^{max} = \frac{P_{T}}{P_{R}} \times G_{T} \times G_{R}$
wobei

$L_{p}^{max}$
der maximale Wegverlust ist, den das System akzeptieren kann (auch als maximal erzielbares Streckenbudget bezeichnet), d.h. der maximale Wegverlust, bei dem der Empfänger
302 immer noch erfolgreich (z.B. mit einer vorbestimmten Mindestleistungsfähigkeit) ein vom Sender gesendetes Signal empfangen kann.
P_T die Sendeleistung des Signals ist,
P_R die minimale Empfangsleistung ist, bei der der Empfänger 302 immer noch erfolgreich (mit der vorbestimmten Mindestleistungsfähigkeit) das Signal empfangen kann,
G_T der Antennengewinn der Sendeantenne ist,
G_R der Sendegewinn der Empfangsantenne ist.

Mit $L_{p}^{max}$
kann die maximale Reichweite zwischen dem Sender 301 und dem Empfänger gemäß $d = 10^{\frac{L_{p}^{max} - L_{o}}{n \times 10}}$
bestimmt werden, wobei d die Distanz zwischen dem Sender 302 und dem Empfänger 302, Lo der auf 1 Meter (abhängig von der Frequenz) normierte Wegverlust und n ein Abklingfaktor der Funkwelle (abhängig vom Funkkanal) ist.
Strahl-Trackingalgorithmen (d.h. Antennenausrichtungsalgorithmen) können auf Techniken geschlossener Rückkopplungsschleifen basieren. Bei Implementierungen mit hohem Gewinn und schmalem Strahl ist eine Rückkopplungsschleife mit geringer Latenz erforderlich. Ferner werden Mittel benötigt, um ein genaues Tracking und genaue Vorhersage zu erzielen. Hochgenaues Tracking und geringe Latenz erfordern typischerweise signifikante Bandbreite einer Funkverbindung, was die Nutzinformationskapazität der Funkverbindung verringert. Bei statischen Backhaul-/Fronthaul-Verbindungen müssen Algorithmen nur Regen-, Blätter- und Umgebungsänderungen umgehen, die von langsamer Beschaffenheit sind, und die Bandbreitenanforderungen vernünftig halten. Ein durch Strahlantennen mit hohem Gewinn versorgtes mobiles Endgerät erfordert jedoch eine hohe Bandbreite, um die für die Rückkopplungsschleife erforderlichen Steuerdaten bereitzustellen, zu Lasten der Nutzinformationskapazität der Funkverbindung. Ferner besteht beim dynamischen Tracking das Risiko von plötzlichem Signalverlust aufgrund plötzlicher Blockiereffekte drastischer, wenn hohe Antennengewinne verwendet werden.
Typischerweise sind Strahl-Tracking-Ansätze entweder voll adaptiv oder geschaltet. In beiden Fällen wird typischerweise Kanalzustandsschätzung (CSE) verwendet. Ein geschalteter Ansatz verwendet Muster, die in einem Codebuch zusammengestellt werden, wobei Tracking eine mehr oder weniger gewaltsame Suche nach dem besten Strahlformungsvektor durchführt. Die Verarbeitungszeit hängt von der Codebuchgröße ab und könnte relativ lang werden, insbesondere wenn Strahlen sehr schmal sein müssen. Es kann in voll statischen Benutzungsszenarien wie Backhaul/Fronthaul ausreichend gut funktionieren. Es versagt jedoch typischerweise im Fall von Zeitvariantenkanälen und Anwesenheit unvorhersehbarer Blockierung. Zum Beispiel nimmt eine Codebücher verwendende Implementierung etwa 45 ms Strahlsuchzeit in Anspruch, wobei für jedes Strahlungsmuster der Strahlabtastbereich auf 60° Azimut begrenzt ist und die Leistungshalbwertsbreite (HPBW) etwa 10° beträgt.
Gemäß einer anderen Implementierung werden Unterräume adaptiv abgetastet und Strahlen durchsucht, die den Empfangs-SNR (Rauschabstand) maximieren, um sowohl die nicht adaptive verbundene Ausrichtung als auch die einseitige Ausrichtung zu übertreffen. Ein anderer Ansatz ist auf RT basierendes Strahl-Tracking, das verspricht, die Suchzeit zu verkürzen, aber sehr viel Echtzeit(RT)-Verarbeitungskomplexität hinzufügt.
Alle diese Strahl-Tracking-Ansätze können jedoch unzureichend sein, um mit Kanaldynamik Schritt zu halten und sicherzustellen, dass das Strahl-Tracking zufriedenstellend gut genug ist, um einen benötigten Durchsatz zu liefern.
Im Folgenden wird ein Ansatz beschrieben, der Online-Strahl-Tracking-Anpassung zwischen einem Sender und einem Sender gemäß Streckenbudgetbedürfnissen (z.B. einem erforderlichen Empfangspegel oder einer erforderlichen Empfangsqualität) erlaubt, wobei zum Beispiel ein minimaler erforderlicher Signalpegel sichergestellt wird und eine bestimmte Dienstgüte (z.B. im Hinblick auf Datendurchsatz) einer Funkstrecke (d.h. einer Funkverbindung) aufrechterhalten wird. Dies geschieht durch Ändern von Antennencharakteristiken (im Hinblick auf Richtungsempfindlichkeit), die Lockerung der Anforderungen mit Bezug auf die Qualität des Strahl-Trackings erlaubt und zum Beispiel nachfolgend Verringern der Tracking-Geschwindigkeit und Signalisierungsbandbreite der Strahl-Tracking-Rückkopplungsschleife erlaubt.
4 zeigt ein Flussdiagramm 400 eines Verfahrens zur Funkkommunikation, das zum Beispiel durch eine Kommunikationsanordnung ausgeführt wird.
In 401 empfängt die Kommunikationsanordnung ein Millimeterwellensignal über eine Funkkommunikation von einer Sendeantenne mittels einer Empfangsantenne, wobei mindestens eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit (d.h. einstellbarem Antennengewinn) ist.
In 402 bestimmt die Kommunikationsanordnung eine Empfangsqualität des durch die Empfangsantenne empfangenen Millimeterwellensignals für eine erste Richtungsempfindlichkeit (d.h. einen ersten Gewinn) der Richtantenne (z.B. durch Durchführen einer Empfangsqualitätsmessung des durch die Empfangsantenne empfangenen Millimeterwellensignals).
In 403 verringert die Kommunikationsanordnung die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit (d.h. verringert den Gewinn der Richtantenne auf einen zweiten Gewinn) abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer erforderliche Empfangsqualität liegt.
In 404 setzt die Kommunikationsanordnung die Funkkommunikation mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit fort.
5 zeigt ein Flussdiagramm 500 eines Verfahrens zur Funkkommunikation, das zum Beispiel durch eine Kommunikationsanordnung ausgeführt wird.
In 501 sendet die Kommunikationsanordnung ein Millimeterwellensignal über eine Funkkommunikation zu einer Empfangsantenne mittels einer Sendeantenne, wobei mindestens eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit (d.h. einstellbarem Antennengewinn) ist.
In 502 bestimmt die Kommunikationsanordnung eine Empfangsqualität des durch die Empfangsantenne empfangenen Millimeterwellensignals für eine erste Richtungsempfindlichkeit (d.h. einen ersten Gewinn) der Richtantenne (z.B. durch Durchführen einer Empfangsqualitätsmessung des durch die Empfangsantenne empfangenen Millimeterwellensignals).
In 503 verringert die Kommunikationsanordnung die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit (d.h. verringert den Gewinn der Richtantenne auf einen zweiten Gewinn) abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer erforderliche Empfangsqualität liegt.
In 504 setzt die Kommunikationsanordnung die Funkkommunikation mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit fort.
Anders ausgedrückt prüft eine Vorrichtung (auf der empfangenden Seite oder der sendenden Seite), ob eine Richtungsempfindlichkeit einer für eine Funkkommunikation verwendeten Antenne im Hinblick auf die erzielte Empfangsqualität unnötig hoch ist und lockert die Richtungsempfindlichkeit (und somit den Gewinn) der Antenne, wenn die Richtungsempfindlichkeit unnötig hoch ist. Dies erlaubt seinerseits Lockern der Bemühung des Trackings zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne, da, wenn die Richtungsempfindlichkeit verringert ist, der Strahl (z.B. die Hauptkeule 305) breiter wird, so dass das Tracking verringerte Genauigkeit aufweisen kann. Zum Beispiel können die Tracking-Vorgänge (d.h. die Aktualisierung der Antennenrichtungen, d.h. die Antennenausrichtung oder Antennengewinnmusterausrichtung) mit längeren Zeitintervallen zwischen ihnen ausgeführt werden, und jeder Tracking-Vorgang kann weniger genau sein.
Die Richtungsempfindlichkeit einer Antenne kann als Leistungszahl für die Antenne aufgefasst werden, die die Leistungsdichte misst, die die Antenne in der Richtung ihrer stärksten Emission ausstrahlt, als Funktion der von einem idealen Isotropenstrahler (der in allen Richtungen gleichförmig emittiert) abgestrahlten Leistungsdichte, der dieselbe Gesamtleistung abstrahlt.
Der Gewinn kann nochmals vergrößert werden, wenn es notwendig wird, z.B. wenn bestimmt wird, dass die Empfangsqualität unter die erforderliche Empfangsqualität abgefallen ist.
Verringern des Gewinns oder der Richtungsempfindlichkeit kann als Verringern des maximalen Gewinns oder der maximalen Richtungsempfindlichkeit einer Antenne aufgefasst werden, z.B. Verringern des Gewinns, der durch die Hauptkeule (d.h. die Hauptsenderichtung im Fall des Sendes oder Hauptempfangsrichtung im Fall des Empfangens) eines Antennenverstärkungsmusters erzielt wird.
Zum Beispiel ist ersichtlich, dass der mit Bezug auf 4 und 5 beschriebene Ansatz den Umstand ausnutzt, dass Benutzer (mit Kommunikationsendgeräten) andere Positionen als ein Millimeterwellensender aufweisen können. Ein Millimeterwellensender hat ein bestimmtes definiertes Abdeckungsgebiet, das durch das maximale erzielbare Streckenbudget definiert wird, das für eine erforderliche Mindestleistungsfähigkeit notwendig ist. Die maximale Reichweite in diesem Abdeckungsgebiet erfordert den maximalen Antennengewinn (und somit maximale Richtungsempfindlichkeit), und somit die maximale Rückkopplungstiefenbandbreite (d.h. das genaueste Tracking im Hinblick auf Genauigkeit jedes Tracking-Vorgangs und Anzahl der Tracking-Vorgänge pro Zeitraum). Das bedeutet wiederum, dass alle Kommunikationsendgeräte mit weniger Ausbreitungsverlust als dem maximalen Ausbreitungsverlust die erforderliche Mindestleistungsfähigkeit mit breiteren Antennenstrahlen und verringerten Tracking-Bemühungen erzielen können.
Das in 4 dargestellte Verfahren kann zum Beispiel von einer Kommunikationsvorrichtung wie in 6 dargestellt ausgeführt werden.
6 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung 600.
Die Kommunikationsvorrichtung 600 umfasst eine Empfangsantenne 601, die dafür ausgelegt ist, über eine Funkkommunikation von einer Sendeantenne ein Millimeterwellensignal zu empfangen, wobei mindestens eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne 601 eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist.
Die Kommunikationsvorrichtung 600 umfasst ferner eine Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung 602, die dafür ausgelegt ist, eine Empfangsqualität des empfangenen Millimeterwellensignals für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne zu bestimmen und die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt, auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit zu verringern.
Ferner umfasst die Kommunikationsvorrichtung 600 eine Steuerung 603, die dafür ausgelegt ist, die Funkkommunikation dazu zu steuern, mit verringerter Richtungsempfindlichkeit fortgesetzt zu werden.
7 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung 700.
Die Kommunikationsvorrichtung 700 umfasst eine Sendeantenne 701, die dafür ausgelegt ist, über eine Funkkommunikation ein Millimeterwellensignal zu einer Empfangsantenne zu senden, wobei mindestens eine der Sendeantenne 701 und der Empfangsantenne eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist.
Die Kommunikationsvorrichtung 700 umfasst ferner eine Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung 702, die dafür ausgelegt ist, eine Empfangsqualität des gesendeten Millimeterwellensignals für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne zu bestimmen und die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt, auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit zu verringern.
Ferner umfasst die Kommunikationsvorrichtung 700 eine Steuerung 703, die dafür ausgelegt ist, die Funkkommunikation dazu zu steuern, mit der verringerten Richtungsempfindlichkeit fortgesetzt zu werden.
Die Komponenten der Kommunikationsvorrichtungen 600, 700 (z.B. der Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtungen und der Steuerungen) können zum Beispiel durch eine oder mehrere Schaltungen implementiert werden. Eine „Schaltung“ kann als eine beliebige Art von logikimplementierender Entität aufgefasst werden, wobei es sich um spezielle Schaltkreise oder einen Prozessor handeln kann, der Software ausführt, die in einem Speicher, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon gespeichert ist. Somit kann eine „Schaltung“ eine festverdrahtete Logikschaltung oder eine programmierbare Logikschaltung wie etwa ein programmierbarer Prozessor, z.B. ein Mikroprozessor, sein. Eine „Schaltung“ kann auch ein Prozessor sein, der Software ausführt, z.B. eine beliebige Art von Computerprogramm. Jede andere Art von Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachfolgend ausführlicher beschrieben werden, kann auch als „Schaltung“ aufgefasst werden.
Die folgenden Beispiele betreffen weitere Ausführungsformen.
Beispiel 1 ist ein Verfahren zur Funkkommunikation wie in 4 dargestellt.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 gegebenenfalls umfassen, dass mindestens eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Mobilantenne einer Mobilkommunikationsvorrichtung sind und das Verfahren Tracking einer Richtung zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-2 gegebenenfalls umfassen, dass mindestens eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Mobilantenne einer Mobilkommunikationsvorrichtung ist und das Verfahren Ausrichten der Sendeantenne mit der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand von Beispiel 3 gegebenenfalls umfassen, dass die Sendeantenne eine Richtantenne ist und das Ausrichten der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Ausrichten einer Hauptsenderichtung der Richtantenne mit der Position der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 3-4 gegebenenfalls umfassen, dass die Empfangsantenne eine Richtungsantenne ist und das Ausrichten der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Ausrichten einer Hauptempfangsrichtung der Richtantenne mit der Position der Sendeantenne umfasst.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 4-5 gegebenenfalls umfassen, dass das Verfahren ferner, wenn die Richtungsempfindlichkeit auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit verringert wird, Verringern einer Bemühung einer Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand von Beispiel 6 gegebenenfalls umfassen, dass das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Verringern einer Genauigkeit der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 6-7 gegebenenfalls umfassen, dass Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Verringern einer für die Ausrichtung verwendeten Funkkommunikations-Datenrate umfasst.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 6-8 gegebenenfalls umfassen, dass Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Verringern der Häufigkeit des Auftretens von Ausrichtungen der Sendeantenne mit der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-9 gegebenenfalls umfassen, dass jede der Sendeantenne und Empfangsantenne eine Richtantenne ist und das Verfahren Verringern der Richtungsempfindlichkeit mindestens einer der Sendeantenne und der Empfangsantenne abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt, umfasst.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand von Beispiel 10 gegebenenfalls Verringern der Richtungsempfindlichkeit sowohl der Sendeantenne als auch der Empfangsantenne abhängig davon umfassen, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-11 gegebenenfalls Vergleichen der Empfangsqualität mit der erforderlichen Empfangsqualität und Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf die zweite Richtungsempfindlichkeit umfassen, wenn die Empfangsqualität um eine vorbestimmte Reserve über der erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-21 gegebenenfalls Bestimmen der zweiten Richtungsempfindlichkeit dergestalt umfassen, dass die Empfangsqualität eines durch die Sendeantenne zu der Empfangsantenne gesendeten Millimeterwellensignals mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit über der erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-13 gegebenenfalls umfassen, dass eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Antenne einer Basisstation eines Mobilfunk-Kommunikationssystems ist und die andere eine Antenne eines Teilnehmerendgeräts des Mobilfunk-Kommunikationssystems ist.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-14 gegebenenfalls umfassen, dass mindestens eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Mobilantenne einer Mobilkommunikationsvorrichtung ist und das Verfahren Tracking einer Distanz zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne und Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig von der Distanz zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 16 umfasst der Gegenstand von Beispiel 15 Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon, ob die Distanz zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne unter einem vorbestimmten Wert liegt.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-16 gegebenenfalls umfassen, dass die Funkkommunikation eine Millimeterwellen-Funkkommunikation ist.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-17 gegebenenfalls umfassen, dass die Empfangsqualität eine Bitfehlerrate des empfangenen Millimeterwellensignals, eine Empfangsfeldstärke des empfangenen Millimeterwellensignals oder eine Empfangssignalleistung des empfangenen Millimeterwellensignals ist.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 1-18 gegebenenfalls umfassen, dass die Richtantenne mehrere Antennen umfasst und das Verfahren Setzen der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne durch Setzen einer Phasenverschiebung zwischen den Antennen der mehreren Antennen umfasst.
In Beispiel 20 ist ein computerlesbares Medium mit aufgezeichneten Anweisungen darauf, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren zur Funkkommunikation nach einem der Beispiele 1-19 ausführt.
Beispiel 21 ist ein Verfahren zur Funkkommunikation wie in 5 dargestellt.
Beispiel 22 ist eine Kommunikationsvorrichtung wie in 6 dargestellt.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand von Beispiel 22 gegebenenfalls umfassen, dass die Kommunikationsvorrichtung einen Tracker umfasst, der dafür ausgelegt ist, eine Richtung zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne zu verfolgen.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-23 gegebenenfalls umfassen, dass die Kommunikationsvorrichtung eine Ausrichtungsvorrichtung umfasst, die dafür ausgelegt ist, die Sendeantenne mit der Empfangsantenne auszurichten.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand von Beispiel 24 gegebenenfalls umfassen, dass die Sendeantenne eine Richtantenne ist und die Ausrichtungsvorrichtung dafür ausgelegt ist, eine Hauptsenderichtung der Richtantenne mit der Position der Empfangsantenne auszurichten.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 24-25 gegebenenfalls umfassen, dass die Empfangsantenne eine Richtantenne ist und die Ausrichtungsvorrichtung dafür ausgelegt ist, eine Hauptempfangsrichtung der Richtantenne mit der Position der Sendeantenne auszurichten.
In Beispiel 27 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 25-26 gegebenenfalls umfassen, dass die Ausrichtungsvorrichtung dafür ausgelegt ist, wenn die Richtungsempfindlichkeit auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit verringert ist, eine Bemühung einer Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne zu verringern.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand von Beispiel 27 gegebenenfalls umfassen, dass das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Verringern einer Genauigkeit der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 27-28 gegebenenfalls umfassen, dass das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Verringern einer für die Ausrichtung verwendeten Funkkommunikations-Datenrate umfasst.
In Beispiel 30 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 27-29 gegebenenfalls umfassen, dass das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne mit der Empfangsantenne Verringern der Häufigkeit des Auftretens von Ausrichtungen der Sendeantenne mit der Empfangsantenne umfasst.
In Beispiel 31 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-30 gegebenenfalls umfassen, dass jede der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Richtantenne ist und die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die Richtungempfindlichkeit mindestens einer der Sendeantenne und der Empfangsantenne abhängig davon zu verringern, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 32 kann der Gegenstand von Beispiel 31 gegebenenfalls umfassen, dass die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die Richtungsempfindlichkeit sowohl der Sendeantenne als auch der Empfangsantenne abhängig davon zu verringern, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 33 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-32 gegebenenfalls umfassen, dass die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die Empfangsqualität mit der erforderlichen Empfangsqualität zu vergleichen und die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf die zweite Richtungsempfindlichkeit zu verringern, wenn die Empfangsqualität um eine vorbestimmte Reserve über der erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 34 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-33 gegebenenfalls umfassen, dass die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die zweite Richtungsempfindlichkeit so zu bestimmen, dass die Empfangsqualität eines durch die Sendeantenne zu der Empfangsantenne mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit gesendeten Millimeterwellensignals über der erforderlichen Empfangsqualität liegt.
In Beispiel 35 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-34 gegebenenfalls umfassen, dass eine der Sendeantenne und der Empfangsantenne eine Antenne einer Basisstation eines Mobilfunk-Kommunikationssystems ist und die andere eine Antenne eines Teilnehmerendgeräts des Mobilfunk-Kommunikationssystems ist.
In Beispiel 36 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-35 gegebenenfalls umfassen, dass die Kommunikationsvorrichtung einen Tracker umfasst, der dafür ausgelegt ist, eine Distanz zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne zu verfolgen, und die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf der Basis der Distanz zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit zu verringern.
In Beispiel 37 kann der Gegenstand von Beispiel 36 gegebenenfalls umfassen, dass die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne abhängig davon auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit zu verringern, ob die Distanz zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne unter einem vorbestimmten Wert liegt.
In Beispiel 38 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-37 gegebenenfalls umfassen, dass die Funkkommunikation eine Millimeterwellen-Funkkommunikation ist.
In Beispiel 39 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-38 gegebenenfalls umfassen, dass die Empfangsqualität eine Bitfehlerrate des empfangenen Millimeterwellensignals, eine Empfangsfeldstärke des empfangenen Millimeterwellensignals oder eine Empfangssignalleistung des empfangenen Millimeterwellensignals ist.
In Beispiel 40 kann der Gegenstand irgendeines der Beispiele 22-39 gegebenenfalls umfassen, dass die Richtantenne mehrere Antennen umfasst und die Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung dafür ausgelegt ist, die Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne durch Setzen einer Phasenverschiebung zwischen den Antennen der mehreren Antennen zu setzen.
Beispiel 41 ist eine Kommunikationsvorrichtung wie in 7 dargestellt.
Es sollte beachtet werden, dass ein oder mehrere der Merkmale beliebiger der obigen Beispiele mit einem beliebigen der anderen Beispiele kombiniert werden können.
Im Folgenden werden Beispiele ausführlicher unter Bezugnahme auf ein Mobilfunk-Kommunikationsnetz wie in 1 dargestellt beschrieben.
Es wird angenommen, dass die (erste) Basisstation 101 und das Kommunikationsendgerät 109 unter Verwendung einer Millimeterfunkverbindung 110 kommunizieren. Ferner wird angenommen, dass die Basisstation 101 Systeminformationen signalisiert (z.B. ausstrahlt), die einen Wert für eine minimal erforderliche Dienstgüteschwelle (z.B. Datendurchsatz) für die Funkverbindung 110 enthalten. Zusätzlich oder als Alternative zu einer generischen Systeminformations-Dienstgüteschwelle kann die Basisstation 101 (z.B. über RRC-Signalisierung (Radio Ressource Control)) eine benutzerspezifische Dienstgüteschwelle setzen und signalisieren, d.h. eine Dienstgüteschwelle für das Kommunikationsendgerät 110. Auf jeden Fall wird angenommen, dass eine (minimale) Dienstgüteschwelle für die Funkverbindung 110 definiert ist.
8 zeigt eine Millimeterwellen-Kleinzelle, d.h. eine Funkzelle 800, die zum Beispiel der (ersten) Funkzelle 105 entspricht, über die das Kommunikationsendgerät 109 mit der ersten Basisstation 101 kommuniziert.
Die Funkzelle 800 wird von einer Millimeterwellen-Kleinzellen-Basisstation (BS) 801 betrieben, die z.B. der Basisstation 101 entspricht, die Dienst für das Versorgungsgebiet (Abdeckungsgebiet) 802 bereitstellt. In dem Versorgungsgebiet 802 befinden sich mehrere Kommunikationsendgeräte 803 bis 806, wobei jedes einzelne zum Beispiel dem Kommunikationsendgerät 109 entsprechen kann. Jedes Kommunikationsendgerät 803 bis 806 wird durch einen jeweiligen gerichteten Abwärtsstrecken(DL)-Strahl 807 bis 809 versorgt (und sendet in der Aufwärtsstrecke (UL) mit einem entsprechenden Aufwärtsstreckenstrahl), der einen zusammengesetzten Gewinn (zusammengesetzt aus dem Sendeantennengewinn mal dem Empfangsantennengewinn) aufweist, wodurch das Streckenbudget gemäß Gleichung (1) verbessert wird.
In diesem Beispiel befindet sich das dritte Kommunikationsendgerät 803 fast am Zellenrand, und es wird somit angenommen, dass es den maximalen zusammengesetzten Antennengewinn benötigt, um die minimale Dienstgüte aufrechtzuerhalten.
Jedes Kommunikationsendgerät 803 bis 806 sendet Messberichte seiner erfahrenen DL-Datenkanal-Signalqualität (DL-Signalempfangsqualität) zu der Millimeterwellen-Kleinzellen-Basisstation 801. Die Millimeter-Kleinzellen-Basisstation 801 kann ihrerseits die erfahrene UL-Signalqualität messen (z.B. auf der Basis der Annahme, dass der zusammengesetzte Gewinn des DL-Strahls dem zusammengesetzten Gewinn des UL-Strahls entspricht). Auf der Basis dieser Messungen kann die Basisstation 801 (oder im Allgemeinen eine sich auf der Netzseite oder möglicherweise auch auf der Endgeräteseite befindende Funkkommunikationssteuerung) die Notwendigkeit vergrößerten oder verkleinerten Antennengewinns auf der Basis eines entsprechenden Gewinnsteueralgorithmus bestimmen. Der Algorithmus kann zusätzliche Parameter berücksichtigen, z.B. eine Schätzung der Distanz zwischen der Basisstation 801 und dem Kommunikationsendgerät 803 bis 806 durch Verzögerungszeit von zwischen der Basisstation 801 und dem Kommunikationsendgerät 803 bis 806 ausgetauschten Signalen, GPS-Datenmeldung durch das Kommunikationsendgerät 803 bis 806, die seinen Ort oder einen UE-Fingerabdruck des Kommunikationsendgeräts 803 bis 806 repräsentiert, durch Überwachen anderer Stationen. Wenn zum Beispiel die Distanz zwischen der Basisstation 801 und dem Kommunikationsendgerät 803 bis 806 auf der Basis der zusätzlichen Parameter als groß geschätzt wird (wie z.B. im Fall des dritten Kommunikationsendgeräts 803), kann die Basisstation das Verbreitern des jeweiligen Strahls 807 bis 810 vermeiden (d.h. Verringern der Richtungsempfindlichkeit der jeweiligen Sendeantenne und Empfangsantenne vermeiden), selbst wenn die aktuelle Signalempfangsqualität deutlich über der Schwelle liegt, da die Basisstation 801 aufgrund der großen Distanz einen Abfall der Empfangsqualität erwarten kann.
In dem Beispiel von 8 benötigt das vierte Kommunikationsendgerät 806 die maximal erzielbaren Antennengewinne G_T und G_R weniger, weil aufgrund seiner kurzen Distanz zur Basisstation 101 sein erfahrener Wegverlust L_p signifikant kleiner als der maximal zulässige Wegverlust $L_{p}^{max}$
ist, der mit maximalen Gewinnen G_T und G_R erzielt wird, und dementsprechend kann der Gewinnsteueralgorithmus einen oder beide der Gewinne G_T und G_R verringern (z.B. zusätzlich zu dem Herabsetzen der Sendeleistung P_T, um Energie zu sparen).
Das Herabsetzen der Antennengewinne auf der Basisstations- und Kommunikationsendgeräteseite führt zu einem breiteren DL-Antennenstrahl 810 (und ähnlich einem weiteren Winkelempfangsbereich). Dies erlaub weniger genaues Tracking, weil ein breiterer Strahl (und ein breiterer Winkelempfangsbereich) zu einer geringeren Notwendigkeit optimaler Positionierung des Strahls 810 mit Bezug auf die Position des vierten Kommunikationsendgeräts 806 führt, weil der zusammengesetzte Gewinn in einem höheren Bereich um die optimale Richtung herum konstant ist.
Zum Beispiel verringert der Gewinnsteueralgorithmus auf der Basis der Bestimmung, dass die Empfangsqualität an dem vierten Kommunikationsendgerät 806 unnötig hoch ist, die Richtungsempfindlichkeit der Sendeantenne (die z.B. der Sendeantenne 303 entspricht) der Basisstation 801 und den Gewinn der Empfangsantenne (die z.B. der Empfangsantenne 304 entspricht) des vierten Kommunikationsendgeräts 806 von einer hohen Richtungsempfindlichkeit wie in 9 dargestellt auf eine niedrigere Richtungsempfindlichkeit wie in 10 dargestellt.
9 zeigt ein Beispiel für ein Antennenstrahlungsmuster (oder Antennengewinnmuster) 900 für eine Antenne mit hohem Gewinn (hoher Richtungsempfindlichkeit). Das Antennenstrahlungsmuster 900 weist eine schmale Hauptkeule 901 auf.
10 zeigt ein Beispiel für ein Antennenstrahlungsmuster 1000 für eine Antenne mit verringertem Gewinn (verringerter Richtungsempfindlichkeit). Das Antennenstrahlungsmuster 1000 weist eine breite Hauptkeule 1001 auf.
Anders ausgedrückt, der Gewinnsteueralgorithmus (der auf der Netzseite, z.B. der Basisstations- oder auch auf der Endgeräteseite ausgeführt werden kann, der zum Beispiel dem Netz Vorschläge gibt, um den Gewinn auf der Basis der Ergebnisse des Algorithmus einzustellen).
11 zeigt ein Beispiel für einen Nachrichtenfluss zwischen einem Kommunikationsendgerät (UE bzw. Benutzergerät, das z.B. dem vierten Kommunikationsendgerät 806 entspricht) und einer Basisstation 1101, die z.B. der Basisstation 801 entspricht.
In 1103 sendet die Basisstation 1102 ein Abwärtsstreckensignal zu dem Kommunikationsendgerät 1101. Es wird angenommen, dass die Sendeantenne der Basisstation 1102 und die Empfangsantenne des Kommunikationsendgeräts 1103 auf einen hohen Gewinn gesetzt sind, wie in 9 dargestellt.
In 1104 bestimmt das Kommunikationsendgerät 1101 die Empfangsqualität des empfangenen Signals und vergleicht sie in 1105 mit der vordefinierten minimalen erforderlichen Dienstgüteschwelle. Wenn die Empfangsqualität über der vordefinierten minimalen erforderlichen Dienstgüteschwelle liegt, meldet das UE 1101 dies an die Basisstation 1102. Als Alternative kann das Kommunikationsendgerät 1101 die bestimmte Empfangsqualität an die Basisstation 1102 melden und die Basisstation kann den Vergleich 1105 durchführen.
Die Basisstation kann abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs einen Gewinnsteueralgorithmus ausführen. Zum Beispiel kann der Gewinnsteueralgorithmus bestimmen, dass die Antennengewinne z.B. auf einen niedrigeren Gewinn, verringert werden können, wie in 10 dargestellt. Dementsprechend kann in 1108 die Basisstation 1102 ihren Sendeantennengewinn verringern und kann in 1109 von dem Kommunikationsendgerät 1101 anfordern, seinen Empfangsantennengewinn zu verringern. Als Reaktion auf die Anforderung verringert das Kommunikationsendgerät 1101 seinen Empfangsantennengewinn in 1110.
Vor der Ausführung des Gewinnsteueralgorithmus kann das Kommunikationsendgerät 1101 zum Beispiel die Basisstation 1102 über seine Gewinneinstellungsfähigkeiten informieren. Ähnlich kann, wenn das Kommunikationsendgerät 1101 den Gewinnsteueralgorithmus ausführt und eine Gewinnverringerung auslöst, die Basisstation 1102 ihre Gewinneinstellungsfähigkeiten dem Kommunikationsendgerät 1101 signalisieren.
Wenn bei einem Sender-Empfänger-System, wie etwa der Kommunikationsanordnung 300, die Sendeantenne 303 und die Empfangsantenne 304 hohe Richtungsempfindlichkeit aufweisen, wie in 9 dargestellt, müssen die Antennengewinnmuster (z.B. die Hauptkeulen 901, 1001 der Antennengewinnmuster) aufeinander gerichtet werden, was in einem Mobilszenario (z.B. mit einem hochmobilen Kommunikationsendgerät als Empfänger 302) zu einer großen Tracking-Bemühung führt. Deshalb ändert der oben beschriebene Gewinnsteueralgorithmus die Antennengewinnmuster (auf der Sendeseite, der Empfängerseite oder beiden, z.B. gleichmäßig über den Sender und den Empfänger verteilt) in einen breiteren Strahl um (d.h. damit man eine breitere Hauptkeule 901, 1001 hat), wenn es das Streckenbudget erlaubt. Dies lockert Notwendigkeiten, über eine schnelle Rückkopplungsschleife zu verfügen, die die Antennen aufeinander richtet, d.h. zum Tracking.
Da eine Implementierung einer Millimeterwellen-Richtantenne typischerweise aus einer Vielzahl von Erregungselementen und einzelnen Phasenschiebern zusammengesetzt ist, weisen solche Antennen typischerweise die Fähigkeit konfigurierbarer (einstellbarer) Richtungsempfindlichkeit auf. Abhängig von den Streckenbudgetbedürfnissen des Empfängers 302 stellt der Gewinnsteueralgorithmus die Richtungsempfindlichkeit der Antennen abhängig von den Antennenimplementierungsgrenzen ein, z.B. mehr oder weniger kontinuierlich oder auf eine Schrittfunktionsweise.
Um Meldung und den Gewinnsteueralgorithmus zu unterstützen, kann die Millimeterwellen-Kleinzellen-Basisstation 801 zusätzlich die möglichen Antennengewinneinstellungen in einem Systeminformations-Signalisierungselement identifizieren. Jedes Kommunikationsendgerät kann z.B. in einem UE-Fähigkeitsinformationselement seine möglichen Antennengewinneinstellungen melden. Der Gewinnsteuerungs(oder Gewinnanpassungs)-Algorithmus kann Funkstreckenqualitätsmeldungen, zusätzliche Distanzinformationen, Endgeräte- und Basisstations-Antennenfähigkeiten berücksichtigen und Antennengewinneinstellungen bei einem ausreichenden Streckenbudget auswählen, wodurch eine erwünschte Dienstgüte erzielt wird, wobei niedrige Antennengewinneinstellungen zu einer tolerierbareren Signalisierungslatenz und weniger Bandbreitenbedürfnissen für die Tracking-Signalisierung führen.
Der oben z.B. mit Bezug auf 4 beschriebene Ansatz kann zum Beispiel im Kontext von massiven MIMO-Implementierungen (mehrere Eingänge, mehrere Ausgänge) für relais- und millimeterwellenerweiterte Mobilfunksysteme in heterogenen Einsatzszenarien unter Verwendung von Millimeterwellentechnologie für Front-, Backhaul- und Zugangsstrecken angewandt werden.
Im Allgemeinen wird zum Beispiel ein Mobilfunksystem bereitgestellt, das mindestens eine Basisstation und mindestens zwei Mobilstationen umfasst, wobei mindestens die Basisstation oder die Mobilstation oder beide Antennen mit einstellbarem Gewinn aufweisen, wobei Strahl-Tracking gemäß dem Systemkonfigurationsbereich (z.B. Fähigkeiten) verwendet wird und wobei ein den Gewinn der Antennen einstellender Algorithmus ausgeführt wird. Der Algorithmus kann eine Dienstschwelle verwenden, die als Teil einer Systeminformations-Ausstrahlungsnachricht durch die Basisstation oder in einer benutzerspezifischen Signalisierungsnachricht oder beidem als Eingabe signalisiert wird. Die Basisstation kann zum Beispiel ihre Antennengewinn-Einstellungsfähigkeiten den Mobilstationen signalisieren und die Mobilstationen können ihre Antennengewinn-Einstellungsfähigkeiten der Basisstation signalisieren.
Obwohl spezifische Aspekte beschrieben wurden, ist für Fachleute erkennbar, dass verschiedene Änderungen von Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem durch die angefügten Ansprüche definierten Gedanken und Schutzumfang der Aspekte der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Schutzumfang wird somit durch die angefügten Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche kommen, sollen deshalb eingeschlossen ein.

Claims

Verfahren zur Funkkommunikation, umfassend: Empfangen eines Millimeterwellensignals über eine Funkkommunikation von einer Sendeantenne (303) mittels einer Empfangsantenne (304), wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist; Ermitteln einer minimal erforderlichen Dienstgüte für die Funkkommunikation; Bestimmen einer Empfangsqualität des Millimeterwellensignals, so wie es durch die Empfangsantenne (304) für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne empfangen wird; Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer für die minimal erforderliche Dienstgüte erforderlichen Empfangsqualität liegt, und Fortsetzen der Funkkommunikation mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Mobilantenne einer Mobilkommunikationsvorrichtung ist und das Verfahren Tracking einer Richtung zwischen der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Mobilantenne einer Mobilkommunikationsvorrichtung ist und das Verfahren Ausrichten der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Sendeantenne (303) eine Richtantenne ist und das Ausrichten der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) Ausrichten einer Hauptsenderichtung der Richtantenne mit der Position der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Empfangsantenne (304) eine Richtantenne ist und das Ausrichten der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) Ausrichten einer Hauptempfangsrichtung der Richtantenne mit der Position der Sendeantenne (303) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verfahren ferner, wenn die Richtungsempfindlichkeit auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit verringert ist, Verringern einer Bemühung einer Ausrichtung der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) Verringern einer Genauigkeit der Ausrichtung der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) Verringern einer für die Ausrichtung verwendeten Funkkommunikations-Datenrate umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Verringern einer Bemühung der Ausrichtung der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) Verringern der Häufigkeit des Auftretens von Ausrichtungen der Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jede der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Richtantenne ist und das Verfahren Verringern der Richtungsempfindlichkeit mindestens einer der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) abhängig davon umfasst, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verringern der Richtungsempfindlichkeit sowohl der Sendeantenne (303) als auch der Empfangsantenne (304) abhängig davon umfasst, ob die Empfangsqualität über einer erforderlichen Empfangsqualität liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend: Vergleichen der Empfangsqualität mit der erforderlichen Empfangsqualität und Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf die zweite Richtungsempfindlichkeit, wenn die Empfangsqualität um eine vorbestimmte Reserve über der erforderlichen Empfangsqualität liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Bestimmen der zweiten Richtungsempfindlichkeit dergestalt umfasst, dass die Empfangsqualität eines durch die Sendeantenne (303) zu der Empfangsantenne (304) mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit gesendeten Millimeterwellensignals über der erforderlichen Empfangsqualität liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Antenne einer Basisstation eines Mobilfunk-Kommunikationssystems ist und die andere eine Antenne eines Teilnehmerendgeräts des Mobilfunk-Kommunikationssystems ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Mobilantenne einer Mobilkommunikationsvorrichtung ist und das Verfahren Tracking einer Distanz zwischen der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) und Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit auf der Basis der Distanz zwischen der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon umfasst, ob die Distanz zwischen der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) unter einem vorbestimmten Wert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Funkkommunikation eine Millimeterwellen-Funkkommunikation ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Empfangsqualität eine Bitfehlerrate des empfangenen Millimeterwellensignals, eine Empfangsfeldstärke des empfangenen Millimeterwellensignals oder eine Empfangssignalleistung des empfangenen Millimeterwellensignals ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Richtantenne mehrere Antennen umfasst und das Verfahren Setzen der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne durch Setzen einer Phasenverschiebung zwischen den Antennen der mehreren Antennen umfasst.
Computerlesbares Medium, auf dem Anweisungen aufgezeichnet sind, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren zur Funkkommunikation nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausführt.
Verfahren zur Funkkommunikation, umfassend: Senden eines Millimeterwellensignals über eine Funkkommunikation zu einer Empfangsantenne (304) mittels einer Sendeantenne (303), wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist; Ermitteln einer minimal erforderlichen Dienstgüte für die Funkkommunikation; Bestimmen einer Empfangsqualität des Millimeterwellensignals, so wie es durch die Empfangsantenne (304) für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne empfangen wird; Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer für die minimal erforderliche Dienstgüte erforderlichen Empfangsqualität liegt, und Fortsetzen der Funkkommunikation mit der zweiten Richtungsempfindlichkeit.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: eine Empfangsantenne (304), ausgelegt zum Empfangen eines Millimeterwellensignals über eine Funkkommunikation von einer Sendeantenne (303), wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist, eine Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung, ausgelegt zum Ermitteln einer minimal erforderlichen Dienstgüte für die Funkkommunikation; Bestimmen einer Empfangsqualität des empfangenen Millimeterwellensignals für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne; und Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer für die minimal erforderliche Dienstgüte erforderlichen Empfangsqualität liegt, und eine Steuerung, ausgelegt zum Steuern der Funkkommunikation, mit der verringerten Richtungsempfindlichkeit fortgesetzt zu werden.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 22, die einen Tracker umfasst, der dafür ausgelegt ist, eine Richtung zwischen der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) zu verfolgen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, die eine Ausrichtungsvorrichtung umfasst, die dafür ausgelegt ist, die Sendeantenne (303) mit der Empfangsantenne (304) auszurichten.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: eine Sendeantenne (303), ausgelegt zum Senden eines Millimeterwellensignals über eine Funkkommunikation zu einer Empfangsantenne (304), wobei mindestens eine der Sendeantenne (303) und der Empfangsantenne (304) eine Richtantenne mit einstellbarer Richtungsempfindlichkeit ist, eine Richtungsempfindlichkeits-Einstellvorrichtung, ausgelegt zum Ermitteln einer minimal erforderlichen Dienstgüte für die Funkkommunikation; Bestimmen einer Empfangsqualität des gesendeten Millimeterwellensignals für eine erste Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne; und Verringern der Richtungsempfindlichkeit der Richtantenne auf eine zweite Richtungsempfindlichkeit abhängig davon, ob die Empfangsqualität über einer für die minimal erforderliche Dienstgüte erforderlichen Empfangsqualität liegt, und eine Steuerung, ausgelegt zum Steuern der Funkkommunikation, mit der verringerten Richtungsempfindlichkeit fortgesetzt zu werden.