DE10237137A1 - Channel estimation for radio communications system involves at least one subscriber station carrying out channel estimation based on beam shaping vector information from at least one base station - Google Patents

Channel estimation for radio communications system involves at least one subscriber station carrying out channel estimation based on beam shaping vector information from at least one base station Download PDF

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Abstract

The channel estimation method involves at least one base station (BS) transmitting information to at least one subscriber station (MS) about the beam shaping vector used for the connection from the at least one base station to the at least one subscriber station, based on which the at least one subscriber station carries out channel estimation. AN Independent claim is also included for the following: (a) a radio communications system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kanalschätzung in Abwärtsrichtung in einem Funkkommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for channel estimation in the downward direction in a radio communication system according to the preamble of the claim 1.

Ferner betrifft die Erfindung ein Funkkommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.The invention further relates to a Radio communication system according to the preamble of claim 16.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Skort Message Service) oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Ein Funkkommunikationssystem umfasst hierbei Teilnehmerstationen, z.B. Mobilstationen, Basisstationen, z.B. Node B's, sowie weitere netzseitige Einrichtungen. Die Teilnehmerstationen und die Basisstationen sind in einem Funkkommunikationssystem über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden.In radio communication systems, information (e.g. voice, image information, video information, SMS (Skort Message Service) or other data) with the help of electromagnetic Waves over transmit a radio interface between the sending and receiving station. The The electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies, which in the for the respective system provided frequency band. A radio communication system includes subscriber stations, e.g. Mobile stations, base stations, e.g. Node B's, as well as other network-side facilities. The subscriber stations and the base stations are in a radio communication system via a Radio interface connected to each other.

Der Zugriff von Stationen auf die gemeinsamen Funkressourcen des Übertragungsmediums, wie zum Beispiel Zeit, Raum, Frequenz, Leistung wird bei Funk-Kommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren (Multiple Access, MA) geregelt.Access by stations to the common radio resources of the transmission medium, such as For example, time, space, frequency, power is used in radio communication systems regulated by multiple access (MA) procedures.

Werden einer Teilnehmerstation exklusiv Kanäle zugeteilt, so spricht man von dedizierten Kanälen (dedicated channels). Im Funkkommunikationssystem UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) z.B. besteht der Dedicated Physical Channel (DPCH) aus zwei Komponenten, dem DPDCH (Dedicated Physical Data Channel), der die reinen Nutzdaten überträgt, und dem DPCCH (Dedicated Physical Control Channel), der Pilotsequenzen für kohärente Detektion, die Steuerungsbefehle für die schnelle Leistungssteuerung und Rateninformation transportiert.Become exclusive to a subscriber station channels allocated, one speaks of dedicated channels. in the Radio communication system UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) e.g. the Dedicated Physical Channel (DPCH) consists of two components, the DPDCH (Dedicated Physical Data Channel), which transmits the pure user data, and the DPCCH (Dedicated Physical Control Channel), the pilot sequences for coherent detection, the control commands for that transports fast performance control and rate information.

Nach dem Empfang eines Signals muss die empfangende Station (Teilnehmerstation oder Basisstation) dieses verarbeiten. Hierzu findet eine Kanalschätzung statt, welche die empfangene Intensität des jeweiligen Kanals überprüft. In Hinblick auf stark assymetrische Datenübertragungen, bei welchen die Datenrate in Abwärtsrichtung (downlink), d.h. von Basisstation zur Teilnehmerstation sehr viel größer ist als in der Aufwärtsrichtung (uplink), d.h. von der Teilnehmerstation zur Basisstation, ist insbesondere die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung von Interesse.After receiving a signal the receiving station (subscriber station or base station) this to process. For this purpose, a channel estimation takes place, which is the received one Intensity of channel. Regarding on strongly asymmetrical data transfers, where the data rate is down (downlink), i.e. a lot from base station to subscriber station is bigger than in the upward direction (uplink), i.e. from the subscriber station to the base station, is in particular the channel estimation in the downward direction of interest.

Zur Kanalschätzung des dedizierten Kanals in Abwärtsrichtung wird üblicherweise ein Common Pilot Channel (CPICH) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen Kanal, auf welchem eine Pilotsequenz mit hoher Sendeleistung omnidirektional (im Gegensatz zu einer gerichteten Abstrahlung durch strahlformende Antennen) abgestrahlt wird. Eine andere Möglichkeit zur Kanalschätzung des dedizierten Kanals in Abwärtsrichtung besteht darin, Pilotsequenzen von dedizierten Kanälen, z.B. auf dem Dedicated Physical Control Channel (DPCCH), zu verwenden. Dieses Verfahren weist jedoch aufgrund der geringeren Sendeleistung in den dedizierten Kanälen im Vergleich zum Common Pilot Channel eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit durch Rauschen auf, verursacht durch den geringeren Wert des Signal-zu-Rausch Verhältnisses (SIR: Signal to Noise Ratio).For channel estimation of the dedicated channel in downward direction is usually a Common Pilot Channel (CPICH) was used. This is it around a channel on which a pilot sequence with high transmission power omnidirectional (as opposed to directed radiation through beam-shaping antennas) is emitted. Another possibility for channel estimation of the dedicated channel in the downward direction consists of pilot sequences of dedicated channels, e.g. on the Dedicated Physical Control Channel (DPCCH). This However, due to the lower transmission power, the method in the dedicated channels compared to the common pilot channel, a higher probability of errors due to noise caused by the lower value of the signal-to-noise ratio (SIR: Signal to Noise Ratio).

Felder von adaptiven Antennen (adaptive antenna array, smart antenna) können eingesetzt werden, um die Ausnutzung der Ressourcen eines Funkkommunikationssystems in Abwärtsrichtung zu erhöhen, da die gegenseitige Störbeeinflussungen der zu verschiedenen Teilnehmerstationen gesendeten Signale reduziert wird. Dies wird durch eine Strahlformung erreicht, d.h. das Signal wird von der Basisstation nicht omnidirektional, sondern räumlich gerichtet ausgestrahlt.Fields of adaptive antennas (adaptive antenna array, smart antenna) can used to exploit the resources of a radio communication system in the downward direction to increase since the mutual interference of the signals sent to different subscriber stations reduced becomes. This is achieved by beam shaping, i.e. the signal is not directed omnidirectionally by the base station, but spatially broadcast.

Die Basisstation übermittelt das Signal an die Teilnehmerstation über einen dedizierten Kanal durch jede Einzelantenne des Feldes von adaptiven Antennen. Hierzu wird an jeder Einzelantenne das Signal mit einem antennenspezifischen Faktor multipliziert, so dass sich aus der Summe der von den Einzelantennen gesendeten Signale eine teilnehmerspezifische Strahlform ergibt. Der Vektor, welcher aus den antennenspezifischen Faktoren für eine Teilnehmerstation besteht, wird Gewichtsvektor oder Strahlformungsvektor genannt. Dieser Strahlformungsvektor sollte derart gewählt werden, dass die Teilnehmerstation eine große Signalintensität in Verbindung mit niedrigen Interferenzwerten für alle Teilnehmerstationen empfangen kann. Um eine Zuordnung eines Strahlformungsvektors zu einer Teilnehmerstation durchführen zu können, müssen Werte für die Intensität der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung in Bezug auf die jeweilige Teilnehmerstation bekannt sein.The base station transmits the signal to the subscriber station via dedicated channel through each individual antenna of the array of adaptive antennas. For this purpose, the signal is antenna-specific on each individual antenna Factor multiplied so that the sum of that of the individual antennas transmitted signals results in a subscriber-specific beam shape. The vector, which consists of the antenna-specific factors for a subscriber station is called weight vector or beam shaping vector. This beamforming vector should be chosen so that the subscriber station a big signal intensity in connection with low interference values for all subscriber stations can receive. To assign a beamforming vector to a subscriber station to be able have to Values for the intensity of the channels of the individual antennas in the downward direction be known in relation to the respective subscriber station.

Die Werte für die Intensität der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung in Bezug auf eine Teilnehmerstation können auf verschiedene Arten ermittelt werden. Wenn Reziprozität zwischen den Aufwärts- und den Abwärtskanälen angenommen wird, so kann eine Basisstation Messungen an den Aufwärtskanälen durchführen und die Ergebnisse auf die Abwärtskanäle übertragen. Die erforderliche Reziprozität ist z.B. dann gegeben, wenn ein Funkkommunikationssystem einen Zeitmultiplex (TDD, Time Division Diversity) einsetzt und die betroffene Teilnehmerstation sich nicht schnell bewegt. Bei Verwendung eines Frequenzmultiplex (FDD, Frequency Division Diversity) jedoch ist die Reziprozität zwischen den Aufwärts- und den Abwärtskanälen aufgrund der unterschiedlichen Frequenzen der Aufwärts- und der Abwärtskanäle und der frequenzselektiven Dämpfung nicht gegeben. In diesem Fall ist es nicht sinnvoll, dass die Basisstation die Werte für die Intensität der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung in Bezug auf eine Teilnehmerstation ermittelt.The values for the intensity of the channels of the individual antennas in the downward direction with respect to a subscriber station can be determined in various ways. If reciprocity between the up and down channels is assumed, a base station can take measurements on the up channels and transmit the results to the down channels. The required reciprocity is given, for example, when a radio communication system uses time division multiplexing (TDD, Time Division Diversity) and the subscriber station concerned does not move quickly. However, when using frequency division multiplexing (FDD), the reciprocity between the up and down channels is due to the different frequencies of the up and down channels and the frequency-selective attenuation are not given. In this case it does not make sense for the base station to determine the values for the intensity of the channels of the individual antennas in the downward direction with respect to a subscriber station.

Die zweite Art, die Werte für die Intensität der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung in Bezug auf eine Teilnehmerstation zu ermitteln, besteht darin, dass die Teilnehmerstation selbst die erforderlichen Messungen durchführt. Diese Werte müssen dann von der Teilnehmerstation zur Basisstation in Aufwärtsrichtung übermittelt werden. Aufgrund der begrenzten Ressourcen in Aufwärtsrichtung kann es hierbei zu einer Verzögerung kommen, so dass die Basisstation nicht die aktuell geltenden Werte zur Strahlformung zur Verfügung hat.The second type, the values for the intensity of the channels of the individual antennas in the downward direction with respect to a subscriber station is to that the subscriber station itself carries out the required measurements. This Then values must transmitted from the subscriber station to the base station in the upward direction become. Due to limited resources in the upward direction there may be a delay come, so the base station does not have the currently applicable values available for beam shaping Has.

Die Auswahl des Strahlformungsvektors kann entweder von der Basisstation oder von der Teilnehmerstation durchgeführt werden. In letzterem Fall wird die Intensität des von der Teilnehmerstation empfangenen Signals maximiert. Ermittelt die Teilnehmerstation einen Strahlformungsvektor, welcher von der Basisstation zur Übertragung von Daten an diese Teilnehmerstation verwendet werden soll, so muss die Teilnehmerstation der Basisstation den ermittelten Strahlformungsvektor übermitteln. Wird dagegen die Auswahl des Strahlformungsvektors von der Basisstation durchgeführt, so ist eine gemeinsame Strahlformung für mehrere Teilnehmerstationen (joint beamforming) möglich. Hierbei wird angestrebt, die Intensität der von den Teilnehmerstationen empfangenen Signale zu maximieren und gleichzeitig die Interferenz zu minimieren.The selection of the beam shaping vector can either from the base station or from the subscriber station. In the latter case, the intensity of that received by the subscriber station Signal maximized. If the subscriber station determines a beam shaping vector, which from the base station to transmit data to it Subscriber station is to be used, the subscriber station must transmit the determined beam shaping vector to the base station. In contrast, the selection of the beam shaping vector from the base station carried out, This is how a common beam formation for several subscriber stations (joint beamforming) possible. The aim here is the intensity of the subscriber stations maximize received signals while maintaining interference to minimize.

Die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung gestaltet sich bei der Verwendung von adaptiven Antennen schwieriger als bei einer einzigen Antenne. Denn der Kanal, welcher die Pilotsequenzen zur Kanalschätzung beinhaltet, muss in seiner Strahlform bzw. in seiner räumlichen Intensitätsverteilung demjenigen entsprechen, welcher die Nutzdaten enthält, z.B. dem Dedicated Physical Data Channel (DPDCH). Der Einsatz einer Pilotsequenz auf dem dedizierten Kanal für die Kanalschätzung ist wie auch bei der Verwendung einer einzigen Antenne möglich. Hierbei ist keine Kenntnis des Strahlformungsvektors durch die Teilnehmerstation erforderlich. Aufgrund der hohen Fehlerrate dieses Verfahrens ist jedoch die Verwendung des Common Pilot Channels zur Kanalschätzung des dedizierten Kanals wünschenswert. Auch kann bei Verwendung der Pilotsequenz auf dem dedizierten Kanal keine zeitliche Mittelung zur Verbesserung der Ergebnisse eingesetzt werden, da der Strahlformungsvektor mit der Zeit variiert. Bei Verwendung des Common Pilot Channels zur Kanalschätzung hingegen kann eine zeitliche Mittelung durchgeführt werden. Wird ein Feld von adaptiven Antennen eingesetzt, so weist jede Einzelantenne einen eigenen Common Pilot Channel mit einer eigenen Pilotsequenz auf. Um diesen Kanal zur Kanalschätzung für den dedizierten Kanal einsetzen zu können, muss die Teilnehmerstation jedoch Kenntnis des aktuell von der Basisstation für den dedizierten Kanal verwendeten Strahlformungsvektors haben. Somit erfordert die Verwendung des Common Pilot Channels zur Kanalschätzung des dedizierten Kanals eine genaue Synchronisierung zwischen der Teilnehmerstation und der Basisstation hinsichtlich des Strahlformungsvektors.The channel estimate in the downward direction is more difficult when using adaptive antennas than with a single antenna. Because the channel, which the pilot sequences for channel estimation contains, must be in its beam shape or in its spatial intensity distribution correspond to the one that contains the user data, e.g. the Dedicated Physical Data Channel (DPDCH). The use of a pilot sequence on the dedicated channel for the channel estimate is possible as with the use of a single antenna. Here is no knowledge of the beam shaping vector by the subscriber station required. Because of the high error rate of this procedure however the use of the Common Pilot Channel for channel estimation of the dedicated channel desirable. Also cannot when using the pilot sequence on the dedicated channel time averaging can be used to improve the results, because the beamforming vector varies with time. Using of the common pilot channel for channel estimation, however, can be a temporal Averaging performed become. If a field of adaptive antennas is used, it points each individual antenna has its own common pilot channel with one own pilot sequence. To use this channel for channel estimation for the dedicated To be able to use the channel however, the subscriber station must be aware of the current base station for the have dedicated channel used beamforming vector. Consequently requires the use of the Common Pilot Channel for channel estimation of the dedicated channel accurate synchronization between the subscriber station and the base station with respect to the beamforming vector.

Der skalare Übertragungskanal für den dedizierten Kanal hoch ergibt sich als Skalarprodukt aus dem von der Basisstation verwendeten Strahlformungsvektor ww und dem Vektor der komplexen Kanalübertragungskoeffizienten für jede Einzelantenne h CPICH : hDCH = w ⋅h CPICH The scalar transmission channel for the dedicated channel high results as a scalar product from the beam shaping vector ww used by the base station and the vector of the complex channel transmission coefficients for each individual antenna h CPICH : h DCH = w ⋅h CPICH

Bezüglich der Kanalschätzung unter Verwendung der Common Pilot Channels der einzelnen Antennen erhält man das Kanalschätzergebnis für den dedizierten Kanal h ⌃ DCH als Skalarprodukt aus dem von der Teilnehmerstation geschätzten Strahlformungsvektor

Figure 00050001
und dem Vektor der Kanalschätzwerte pro Antennenelement
Figure 00050002
unter Verwendung der Common Pilot Channels:
Figure 00050003
. Während dieses Kanalschätzergebnis wegen der großen Leistung der Common Pilot Channels sehr zuverlässig ist, wird diese Zuverlässigkeit dadurch, dass es sich bei dem zur Kanalschätzung verwendeten Strahlformungsvektor um einen geschätzten Wert handelt, reduziert. Der Wert
Figure 00060001
ist deshalb ein geschätzter, weil die Teilnehmerstation ohne exakte Kenntnis davon ausgehen muss, dass dieser Wert tatsächlich von der Basisstation verwendet wurde. Daher ist die genaue Kenntnis der Teilnehmerstation von dem tatsächlich verwendeten Strahlformungsvektor für eine effiziente Kanalschätzung von großem Interesse.With regard to the channel estimation using the common pilot channels of the individual antennas, the channel estimation result for the dedicated channel h ⌃ DCH as a scalar product from the beam shaping vector estimated by the subscriber station
Figure 00050001
and the vector of the channel estimates per antenna element
Figure 00050002
using the common pilot channels:
Figure 00050003
, While this channel estimation result is very reliable due to the high performance of the common pilot channels, this reliability is reduced by the fact that the beam shaping vector used for channel estimation is an estimated value. The value
Figure 00060001
is an estimated one because the subscriber station must assume without exact knowledge that this value was actually used by the base station. Therefore, the precise knowledge of the subscriber station of the beam shaping vector actually used is of great interest for an efficient channel estimation.

Aufgrund gravierender Nachteile, welche die Auswahl des Strahlformungsvektors mit Hilfe von Messungen an Aufwärtskanälen mit sich bringt, wird eine Auswahl des Strahlformungsvektors mit Hilfe von Messungen an Abwärtskanälen favorisiert, wie in dem 3GGP Report [3GGP TR 25.869 v1.0.0 (2001-06), Tx diversity solutions for multiple antennas (Release 5)] dargestellt. Hierbei findet sowohl die Bestimmung der Werte für die Intensität der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung in Bezug auf eine Teilnehmerstation, als auch die Ermittlung des geeigneten Strahlformungsvektors in der jeweiligen Teilnehmerstation statt. Dieser Strahlformungsvektor wird dann der Basisstation übermittelt. Diese Übermittlung kann peu a peu in einzelnen Informationsstücken abgewickelt werden. Um die Synchronisierung zwischen der Teilnehmerstation und der Basisstation hinsichtlich des Strahlformungsvektors aufrecht zu erhalten, muss die Basisstation den ihr von der Teilnehmerstation übermittelten Strahlformungsvektor zur Übertragung der Signale auf dem dedizierten Kanal verwenden. Da die Teilnehmerstation somit Kenntnis des aktuell verwendeten Strahlformungsvektors hat, kann die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung unter Verwendung des Common Pilot Channels erfolgen.Due to serious disadvantages, which the selection of the beam shaping vector entails with the help of measurements on up channels, a selection of the beam shaping vector with the help of measurements on down channels is favored, as in the 3GGP Report [3GGP TR 25.869 v1.0.0 (2001-06), Tx diversity solutions for multiple antennas (Release 5)]. Both the determination of the values for the intensity of the channels of the individual antennas in the downward direction with respect to a subscriber station and the determination of the suitable beam shaping vector in the respective subscriber station. This beamforming vector is then transmitted to the base station. This transmission can be done bit by bit in individual pieces of information. In order to maintain the synchronization between the subscriber station and the base station with regard to the beam shaping vector, the base station must use the beam shaping vector transmitted to it by the subscriber station to transmit the signals on the dedicated channel. Since the subscriber station thus has knowledge of the beam shaping vector currently being used, the channel estimation can take place in the downward direction using the common pilot channel.

Problematisch an dieser Vorgehensweise ist, dass die Synchronisierung zerstört wird, wenn Übertragungsfehler bei der Übermittlung des von der Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektors an die Basisstation auftreten. Um dieses Problem zu umgehen, wird beispielsweise in der 3GGP Spezifi kation [3GGP TS 25.214 V.3.4.0. Release 99. September 2000] vorgeschlagen, eine Strahlformungsvektor-Verifizierungs-Prozedur durchzuführen. Hierzu werden als mögliche Hypothesen eine korrekte und eine fehlerbehaftete Übertragung des von der Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektors an die Basisstation in Betracht gezogen. Für beide Alternativen wird das Ergebnis der Kanalschätzung, welches auf der Verwendung des Common Pilot Channel basiert, bestimmt. Diese Ergebnisse werden dann im Rahmen einer Maximum a Posteriori Betrachtung verglichen mit dem Ergebnis der Kanalschätzung, welches auf der Verwendung des dedizierten Kanals basiert. Somit kann eine Entscheidung getroffen werden, welcher Strahlformungsvektor von der Basisstation verwendet wurde. Der so ermittelte Wert für den Strahlformungsvektor wird dann zur Kanalschätzung mit Hilfe des Common Pilot Channels eingesetzt.Problematic with this procedure is that synchronization is destroyed if transmission errors in the transmission the beam shaping vector determined by the subscriber station occur at the base station. To work around this problem for example in the 3GGP specification [3GGP TS 25.214 V.3.4.0. Release September 99, 2000] proposed to perform a beamforming vector verification procedure. For this be as possible Hypotheses correct and faulty transmission of the beam shaping vector determined by the subscriber station considered the base station. For both alternatives it will Result of the channel estimate, which one based on the use of the Common Pilot Channel. This Results are then viewed as part of a maximum a posteriori compared to the result of the channel estimate, which is based on the use of the dedicated channel. So a decision can be made which beamforming vector is used by the base station has been. The value for the beamforming vector is then used for channel estimation using the common Pilot channels used.

Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin begründet, dass es nur dann zuverlässige Ergebnisse liefert, wenn die mit den beiden Hypothesen ermittelten Werte sich deutlich unterscheiden. In der Regel wird nur eine diskrete Anzahl an Strahlformungsvektoren zugelassen. Je größer diese Anzahl wird, desto geringer sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Strahlformungsvektoren. Die beschriebene Strahlformungsvektor-Verifizierungs-Prozedur schränkt daher die Anzahl an zugelassenen Strahlformungsvektoren ein, was zu einer Verringerung der Leistungsfähigkeit des Systems führt.The disadvantage of this method lies based on that it's only reliable Returns results when those determined with the two hypotheses Values differ significantly. Usually only a discrete one Number of beamforming vectors allowed. The bigger this Number becomes, the smaller the differences between the individual Beamforming vectors. The described beamforming vector verification procedure therefore limits the number of allowed beamforming vectors, resulting in a Performance reduction of the system.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass ausschließlich diejenigen Übertragungsfehler detektiert werden können, welche sich direkt auf in Aufwärtsrichtung gesendete Informationen, welche den aktuell verwendeten Strahlformungsvektor betreffen, beziehen. In weiter fortgeschrittenen Verfahren zur Kanalschätzung hingegen ist es erforderlich, andere Informationen, wie z.B. die Geschwindigkeit einer Teilnehmerstation, von der jeweiligen Teilnehmerstation an die Basisstation zu übermitteln und die korrekte Übertragung auch dieser Information zu verifizieren.Another disadvantage of this method can be seen in the fact that only those transmission errors can be detected which directly relates to the upward direction sent information, which the beam shaping vector currently used concern, relate. In more advanced methods for channel estimation, however, is other information, such as the speed a subscriber station, from the respective subscriber station to transmit the base station and the correct transfer also verify this information.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kanalschätzung in Abwärtsrichtung der eingangs genannten Art und ein zugehöriges Funkkommunikationssystem der eingangs genannten Art bei dem Einsatz eines Feldes von adaptiven Antennen zur Strahlformung aufzuzeigen, die eine effektive Kanalschätzung ermöglichen.The invention is based on the object Channel estimation method in the downward direction of the type mentioned and an associated radio communication system of the type mentioned at the outset when using a field of adaptive antennas to show beamforming that allow effective channel estimation.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out with regard to the Method by a method with the features of claim 1 solved.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Refinements and training are the subject of the subclaims.

Erfindungsgemäß übermittelt die mindestens eine Basisstation der mindestens einen Teilnehmerstation Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor, auf deren Grundlage die mindestens eine Teilnehmerstation eine Kanalschätzung durchführt.According to the invention, the at least one transmits Base station of the at least one subscriber station Information about the for the Connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beam shaping vector, on the Basis that at least one subscriber station carries out a channel estimation.

Die Information über den für die Verbindung verwendeten Strahlformungsvektor kann verschieden ausgestaltet sein. Z.B. kann sie den Strahlformungsvektor direkt betreffen, d.h, seinen „Wert" übermitteln, oder ihn auch nur indirekt betreffen. Ein Beispiel für Information, welche den Strahlformungsvektor nur indirekt betrifft, ist Information über ein zur Verfügung stehendes Set an Strahlformungsvektoren. Dies kann z.B. einem Update unterworfen werden, d.h. mit der Zeit variieren. Es ist auch möglich, dass sie nur einen Teil des Strahlformungsvektors betrifft, z.B. den von einer Antenne verwendeten antennenspezifischen Faktor. Die Information über den für die Verbindung verwendeten Strahlformungsvektor kann inhaltlich auch an der Strahlformungsvektoren betreffenden Information, welche die mindestens eine Teilnehmerstation an die mindestens eine Basisstation übermittelt hat, angelehnt sein.The information about the one used for the connection Beam shaping vector can be designed differently. For example, can they directly affect the beamforming vector, i.e. transmit its "value", or even affect him indirectly. An example of information which only indirectly affects the beamforming vector is information about a to disposal standing set of beamforming vectors. This can e.g. an update be subjected, i.e. vary over time. It is also possible that it affects only part of the beamforming vector, e.g. the antenna-specific factor used by an antenna. The information about the for the connection In terms of content, the beam shaping vector used can also be applied to the beam shaping vectors relevant information which the at least one subscriber station to which at least one base station has transmitted.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin,Advantages of the method according to the invention lie in this,

  • – dass negative Folgen von Übertragungsfehlern, welche bei der Übertragung von Information über den Strahlformungsvektor in Aufwärtsrichtung auftreten können, behoben werden können,- that negative consequences of transmission errors, which in the transfer of information about the beamforming vector in the upward direction may occur, can be fixed
  • – dass die Möglichkeit besteht, den Common Pilot Channel effektiv zur Kanalschätzung einzusetzen,- that the possibility exists to use the Common Pilot Channel effectively for channel estimation,
  • – dass keine Begrenzung der Anzahl an möglichen Strahlformungsvektoren nötig ist,- that no limit on the number of possible beam shaping vectors is necessary
  • – dass im Vergleich zur herkömmlichen Signalverarbeitung in der Teilnehmerstation kein signifikanter Mehraufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nötig ist,- that compared to the conventional one Signal processing in the subscriber station no significant additional effort for the execution of the method according to the invention is necessary
  • – und dass auch diejenigen Übertragungsfehler berücksichtigt werden können, welche bei der Übertragung von den Strahlformungsvektor nur indirekt oder langfristig beeinflussenden Informationen auftreten.- and that even those transmission errors considered can be which in transfer of the beam shaping vector only influencing indirectly or in the long term Information occurs.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor Information über den aktuell für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor. In diesem Fall teilt die Basisstation der Teilnehmerstation also zumindest teilweise mit, welchen Strahlformungsvektor sie aktuell anwendet. Dies erweist sich in direkter Weise als vorteilhaft für die Kanalschätzung, da diese auf dem aktuell verwendeten Strahlformungsvektor beruhen kann. Im allgemeinen ist es auch möglich, dass die Basisstation Information über einen zukünftig eventuell zu verwendenden Strahlformungsvektor an die Teilnehmerstation übermittelt. Diese Information kann in aufwendigere Kanalschätzverfahren integriert werden.In a further development of the invention includes information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beamforming vector information about the currently for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beamforming vector. In this In this case, the base station at least shares the subscriber station partly with which beam shaping vector she is currently using. This proves to be directly advantageous for the channel estimation since this can be based on the beam shaping vector currently used. In general, it is also possible that the base station may have information about you in the future beam shaping vector to be used is transmitted to the subscriber station. This information can be integrated into more complex channel estimation methods.

Mit Vorteil kann die Information, welche von der mindestens einen Teilnehmerstation der mindestens einen Basisstation übermittelt wird, die zeitliche Entwicklung des mindestens einen Strahlformungsvektors betreffende Information umfassen. In der Regel wird ein fixes Set an möglichen Strahlformungsvektoren verwendet, z.B. vier Stück. Die Teilnehmerstation ermittelt dann einen von diesen vier Strahlformungsvektoren. Es ist jedoch auch möglich, dass dieses Set nicht fix ist, sondern an die räumliche Situation des Teilnehmerstation angepasst wird. Während sich der aktuell zu verwendende Strahlformungsvektor in der Regel schnell verändert, unterliegt das Set an Strahlformungsvektoren langsameren Änderungen mit der Zeit. Ein Beispiel für Information, welche die zeitliche Entwicklung eines Strahlformungsvektors betrifft, wäre ein Update des Sets an Strahlformungsvektoren. Dieses Update wirkt erst mit Verzögerung auf den aktuell verwendeten Strahlformungsvektor.The information, which of the at least one subscriber station of the at least transmitted a base station the temporal development of the at least one beam shaping vector include relevant information. Usually a fixed set of possible Beamforming vectors used, e.g. four pieces. The subscriber station determined then one of these four beamforming vectors. However, it is also possible, that this set is not fixed, but to the spatial situation of the subscriber station is adjusted. While the beam shaping vector to be used as a rule quickly changed the set of beamforming vectors is subject to slower changes with time. An example for Information about the temporal development of a beam shaping vector concerns would be an update of the set of beamforming vectors. This update works only with a delay to the beam shaping vector currently used.

In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor eine von der mindestens einen Basisstation aus einer Anzahl von Pilotsequenzen ausgewählte Pilotsequenz eines dedizierten Kanals. Dies beinhaltet, dass die zur Verfügung stehenden Pilotsequenzen inhaltlich an Strahlformungsvektoren angekoppelt sind. Somit kann durch die Auswahl und das Übermitteln einer Pilotsequenz Information über einen Strahlformungsvektor übermittelt werden.In an embodiment of the invention includes the information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beamforming vector one of the at least one base station from a number of pilot sequences selected Pilot sequence of a dedicated channel. This means that the to disposal standing pilot sequences are linked to beamforming vectors. Thus, by selecting and submitting a pilot sequence information about transmits a beamforming vector become.

Vorzugsweise kann die Anzahl von Pilotsequenzen zwei gegenphasige Sequenzen umfassen. Eine derartige Auswahl an Sequenzen vereinfacht die Durchführung des Verfahrens merklich.Preferably, the number of Pilot sequences comprise two antiphase sequences. Such one Selection of sequences significantly simplifies the implementation of the method.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung durch die mindestens eine Teilnehmerstation unter Verwendung von mindestens einem von der mindestens einen Basisstation omnidirektional abgestrahlten Kanal. Ein Beispiel für einen derartigen omnidirektional abgestrahlten Kanal stellt ein Common Pilot Channel dar. Der Begriff „omnidirektional" beinhaltet hierbei nicht ausschließlich die exakt räumlich homogene Abstrahlung, sondern beschreibt vielmehr diejenigen Kanäle, welche nicht durch die Verwendung einer Vielzahl von Antennen mit entsprechenden Strahlformungsvektoren räumlich gerichtet abgestrahlt werden. Dadurch, dass die Teilnehmerstation von der Basisstation Information über den verwendeten Strahlformungsvektor erhält, ist sie in der Lage, die Kanalschätzung unter Verwendung eines omnidirektional abgestrahlten Kanals durchzuführen, welcher nicht die gleiche räumliche Strahlungscharakteristik aufweist wie der strahlgeformte dedizierte Kanal.In a preferred embodiment According to the invention, the channel estimation takes place in the downward direction by using the at least one subscriber station at least one of the at least one base station is omnidirectional radiated channel. An example of such an omnidirectional radiated channel represents a common pilot channel. The term "omnidirectional" does not exclusively include the exactly spatially homogeneous Radiation, but rather describes those channels which not by using a variety of antennas with appropriate Beam shaping vectors spatially be radiated directionally. In that the subscriber station from the base station information about the beam shaping vector used gets is able to estimate the channel using a omnidirectionally emitted channel, which is not the same spatial Radiation characteristics have like the beam-shaped dedicated Channel.

In Weiterbildung der Erfindung entnimmt die mindestens eine Teilnehmerstation nach dem Empfangen der Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor aus dieser Information einen für die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung verwendeten Strahlformungsvektor. Die Teilnehmerstation kann also aus der von der Basisstation gesendeten Information auf direkte Weise einen Strahlformungsvektor ablesen, den sie für die Kanalschätzung verwendet.In a further development of the invention the at least one subscriber station after receiving the information about the for the Connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beam shaping vector from this Information one for the channel estimate in the downward direction beam shaping vector used. The subscriber station can from the information sent by the base station to direct Way to read a beamforming vector that it uses for channel estimation.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung führt die mindestens eine Teilnehmerstation nach dem Empfangen der Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor unter Verwendung dieser Information Berechnungen zur Verifikation des Strahlformungsvektors durch. Ein Beispiel für eine derartige Berechnung ist die oben beschriebene Strahlformungsvektor-Verifizierungs-Prozedur mit einer a Posteriori Betrachtung. Es sind jedoch auch andere Berechnungen zur Verifikation des Strahlformungsvektors geeignet. Das Ergebnis dieser Berechnungen kann dann von der Teilnehmerstation zur Kanalschätzung herangezogen werden.In another training of the Invention leads the at least one subscriber station after receiving the information about the for the Connection from the at least one base station to the at least one using a subscriber station using beamforming vector this information, calculations for verifying the beam shaping vector by. An example for one such calculation is the beamforming vector verification procedure described above with a a posteriori consideration. However, there are other calculations suitable for verification of the beam shaping vector. The result these calculations can then be used by the subscriber station for channel estimation become.

Besonders vorteilhaft ist eine derartige Strahlformungsvektor-Verifizierungs-Prozedur in Kombination mit der Verwendung einer Anzahl von Pilotsequenzen. Während bei herkömmlichen Strahlformungsvektor-Verifizierungs-Prozeduren die Qualität der Ergebnisse mit der Anzahl möglicher Strahlformungsvektoren sinkt, ist dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht der Fall. Somit kann beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens eine feinere Quantisierung der Strahlformungsvektoren verwendet werden. Dies erhöht die Effizienz der Nutzung der Funkressourcen.Such a beamforming vector verification procedure is particularly advantageous in combination with the use of a number of pilot sequences. While with conventional Beamforming vector verification procedures the quality of the results with the number of possible Beam shaping vectors decreases, this is the case with the method according to the invention not the case. Thus, when using the method according to the invention used a finer quantization of the beamforming vectors become. This increases the efficiency of the use of radio resources.

Mit Vorteil kann die Information über den mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektor als einzelne Bits von dieser übermittelt werden. Die Information über den Strahlformungsvektor wird also vor dem Senden in einzelne Bits aufgeteilt. Bei Verwendung von Zeitschlitzen kann dann z.B. pro geeignetem oder hierfür bereit gestelltem Zeitschlitz ein Bit an Information über den Strahlformungsvektor übermittelt werden. Die Information betrifft dann in der Regel nur einen Teil des Strahlformungsvektors.The information about the at least one beam shaping vector determined by the at least one subscriber station can advantageously be transmitted as individual bits by the latter. The information about the beamforming vector is thus provided divided into individual bits after transmission. When using time slots, for example, a bit of information about the beam shaping vector can be transmitted per suitable or provided time slot. The information then usually only affects part of the beam shaping vector.

Vorteilhafterweise wird die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor als einzelne Bits von der mindestens einen Basisstation übermittelt. Wird die Information über den mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektor als einzelne Bits von dieser übermittelt, so ist es günstig, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor mit der selben Taktrate übermittelt wird. Steht für die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basis station zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor in Abwärtsrichtung eine größere Kapazität an Funkressourcen zur Verfügung als für die Information über den mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektor in Aufwärtsrichtung, so kann diese Kapazität im Rahmen von Fehlerschutzmaßnahmen eingesetzt werden.The information about the for the Connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beamforming vector as a single Bits transmitted by the at least one base station. Is the information on the at least one beam shaping vector determined by the at least one subscriber station transmitted as individual bits from this, so it is convenient that the information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used beam shaping vector with the transmitted at the same clock rate becomes. Stands for the information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used downlink beamforming vector a larger capacity of radio resources to disposal as for the information about the at least one of the at least one subscriber station determined beam shaping vector in the upward direction, this can Capacity in Framework of error protection measures be used.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verifiziert die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor die fehlerfreie Übertragung der von der mindestens einen Teilnehmerstation an die mindestens eine Basisstation übermittelten Strahlformungsvektoren betreffenden Information. Die von der Basisstation an die Teilnehmerstation übermittelte Information ist also derartig ausgestaltet, dass sie es erlaubt, ihr zu entnehmen, ob die Information, welche die Teilnehmerstation an die Basisstation gesendet hat, ohne gravierenden Übertragungsfehler übertragen wurde. Dies bedeutet, dass die Basisinformation nach der Übertragung fehlerfrei vorliegen soll. Dies schließt nicht aus, dass die redundante Information, welche zur Codierung der Basisinformation erzeugt wurde, fehlerbehaftet ist. Gegenstand der Verifizierung kann jegliche Information sein, welche von der Teilnehmerstation übermittelt wurde, wenn sie einen Strahlformungsvektor betrifft.Verified in accordance with a preferred embodiment the information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used the beamforming vector the error-free transmission from the at least one subscriber station to the at least one transmitted a base station Information related to beamforming vectors. The one from the base station transmitted to the subscriber station So information is designed in such a way that it allows it can be seen whether the information which the subscriber station sent to the base station without serious transmission errors has been. This means that the basic information after the transmission should be error-free. This does not exclude the redundant Information that was generated for coding the basic information, is faulty. Any information can be subject to verification be which was transmitted by the subscriber station when it relates to a beamforming vector.

In einer Ausgestaltung der Erfindung indiziert die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor eine Bestätigung eines des mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektors als aktuell für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor. Die Basisstation akzeptiert und verwendet also einen von der Teil nehmerstation ermittelten Strahlformungsvektor und teilt dies der Teilnehmerstation mit.In one embodiment of the invention indexes the information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used a beamforming vector to confirm an the at least one of the at least one subscriber station determined beam shaping vector as current for the connection of the at least a base station to the at least one subscriber station beam shaping vector used. The base station thus accepts and uses one determined by the subscriber station Beamforming vector and communicates this to the subscriber station.

In einer Weiterbildung der Erfindung indiziert die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor eine Ablehnung von mindestens einem des mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektor als aktuell für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation zu der mindestens einen Teilnehmerstation verwendeten Strahlformungsvektor. Die Basisstation lehnt also mindestens einen von der Teilnehmerstation ermittelten Strahlformungsvektor ab, verwendet diesen also nicht, und teilt dies der Teilnehmerstation mit.In a further development of the invention indexes the information about the for the connection from the at least one base station to the at least one a subscriber station used a beam rejection vector of at least one of the at least one of the at least one Subscriber station determined beam shaping vector as current for the connection from the at least one base station to the at least one subscriber station Beamforming vector. The base station therefore rejects at least one uses the beam shaping vector determined by the subscriber station So not, and notifies the subscriber station.

Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einem Verfahren in der mindestens einen Basisstation zur gemeinsamen Strahlformung für mehrere Teilnehmerstationen eingesetzt. Hierbei liegt die Entscheidung darüber, welcher Strahlformungsvektor verwendet wird, bei der Basisstation. Somit kann diese die Entscheidung über den Strahlformungsvektor zugunsten einer Vielzahl von Teilnehmerstationen treffen.The method according to the invention is advantageous in connection with a method in the at least one base station for common beam shaping for several subscriber stations used. Here is the decision about that, which beamforming vector is used at the base station. Thus, this can make the decision about the beam shaping vector in favor of a large number of subscriber stations.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das erfindungemäße Verfahren in einem CDMA Kommunikationssystem eingesetzt. Hierbei kann die Verwendung von Codes kombiniert sein mit anderen Separierungsverfahren, z.B. einem Zeit- oder einem Frequenzmultiplex.According to an advantageous embodiment the inventive method used in a CDMA communication system. Here, the use codes combined with other separation methods, e.g. a time or frequency division multiplex.

In Hinblick auf das Funkkommunikationssystem wird die oben genannte Aufgabe durch ein Funkkommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.With regard to the radio communication system does the above task through a radio communication system solved with the features of claim 16.

Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Basisstation Einrichtungen zum Übermitteln von Information über den für die Verbindung zwischen der mindestens einen Teilnehmerstation und der mindestens einen Basisstation verwendeten Strahlformungsvektor an die mindestens eine Teilnehmerstation auf, und die mindestens eine Teilnehmerstation weist Einrichtungen zur Durchführung von Kanalschätzung unter Verwendung der von der mindestens einen Basisstation übermittelten Information auf.According to the invention, the at least one base station Communication facilities of information about the for the connection between the at least one subscriber station and the beam shaping vector used at least one base station to the at least one subscriber station, and the at least one a subscriber station has facilities for performing channel estimation using that transmitted by the at least one base station Information on.

Mittel und Einrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß den Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können vorgesehen sein.Means and facilities for implementing the Process steps according to the configurations and Developments of the invention can be provided.

Einzelheiten und Details der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels im folgenden erläutert. Dabei zeigtDetails and details of the invention are based on an embodiment explained below. It shows

1 ein erstes Ablaufdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf den Strahlformungsvektor in Mobil- und Basisstation, 1 1 shows a first flow diagram of the method according to the invention in relation to the beam shaping vector in the mobile and base station

2 ein zweites Ablaufdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf den Strahlformungsvektor in Mobil- und Basisstation, 2 a second flow diagram of the he inventive method with respect to the beam shaping vector in the mobile and base station,

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein WCDMA-System. WCDMA ist ein Zugangsverfahren für die Mobilfunkkommunikations im Rahmen von UMTS. Es beruht auf der Verwendung von mindestens zwei 5 MHz Frequenzbändern für die Übertragung in Aufwärts- sowie in Abwärtsrichtung (FDD Technologie).The embodiment relates on a WCDMA system. WCDMA is an access method for mobile radio communication as part of UMTS. It is based on the use of at least two 5 MHz frequency bands for transmission in upward as well as downwards (FDD technology).

Im betrachteten Funkkommunikationssystem findet die Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation, welche über eine Luftschnittstelle verbunden sind, statt. Die Basisstation weist mehrere Antennen auf, so dass eine Strahlformung zur Übermittlung von Signalen in Abwärtsrichtung durchgeführt wird. Der Strahlformung unterliegt der dedizierte Kanal, welcher aus dem Dedicated Physical Data Channel (DPDCH) und dem Dedicated Physical Control Channel (DPCCH} besteht.In the considered radio communication system finds the communication between a base station and a mobile station, which about an air interface are connected instead. The base station points several antennas on, so that a beam shaping for transmission of signals in the downward direction carried out becomes. The beam shaping is subject to the dedicated channel, which from the Dedicated Physical Data Channel (DPDCH) and the Dedicated Physical Control Channel (DPCCH} exists.

Die Mobilstation ermittelt die Werte für die Intensität der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung. Aufgrund dieser Messungen entscheidet sie sich für einen Strahlformungsvektor, welcher geeignet ist, den Empfangspegel der an sie adressierten Signale zu maximieren. Hierfür steht eine diskrete Anzahl von Strahlformungsvektoren zur Verfügung. Im betrachteten Beispiel soll der einfache Fall betrachtet werden, dass nur zwei Strahlformungsvektoren zur Verfügung stehen. Zur Übertragung des ermittelten Strahlformungsvektors stehen im WCDMA-System in jedem Aufwärts-Zeitschlitz ein Bit zur Verfügung. Somit übermittelt die Mobilstation jeweils 1 Bit des Strahlformungsvektors an die Basisstation.The mobile station determines the values for the intensity of the channels of the individual antennas in the downward direction. Based on these measurements, she chooses a beamforming vector which is suitable, the reception level of the signals addressed to them to maximize. Therefor a discrete number of beamforming vectors are available. in the considered example, the simple case should be considered, that only two beamforming vectors are available. For transmission of the determined beam shaping vector are in the WCDMA system every upward time slot one bit available. Thus transmitted the mobile station sends 1 bit of the beam shaping vector to the Base station.

Die Basisstation empfängt in jedem Zeitschlitz ein Bit an Information über den von der Mobilstation gewünschten Strahlformungsvektor. Die Basisstation kann diesem Wunsch entweder Genüge leisten und den Strahlformungsvektor für die Übertragung von Signalen auf dem dedizierten Kanal entsprechend einstellen. Es ist aber auch möglich, dass die Basisstation einen anderen Strahlformungsvektor für die Mobilstation wählt. Dies könnte z.B. dadurch begründet sein, dass die Basisstation gemeinsame Strahlformung für mehrere Mobilstationen durchführt. In diesem Fall kann es zur Minimierung der Interferenz günstiger sein, einen anderen als den von der Mobilstation ermittelten Strahlformungsvektor einzusetzen.The base station receives in everyone Timeslot a bit of information about that from the mobile station desired Beamforming vector. The base station can either do this Do enough and the beamforming vector for the transfer of signals on the dedicated channel accordingly. But it is also possible that the base station has a different beamforming vector for the mobile station chooses. this could e.g. justified by it be that the base station common beamforming for several Carries out mobile stations. In In this case, it may be cheaper to minimize the interference be a beam shaping vector other than the one determined by the mobile station use.

Um eine hohe Qualität der in der Mobilstation durchzuführenden Kanalschätzung für den dedizierten Kanal zu gewährleisten, wird der Common Pilot Channel zur Kanalschätzung eingesetzt. Hierzu muss der Mobilstation bekannt sein, welchen Strahlformungsvektor die Basisstation für die Übertragung von Signalen auf dem dedizierten Kanal verwendet hat. Dieser könnte sich von dem „Wunschkandidaten" der Mobilstation dann unterscheiden, wenn bei der Übertragung desselben von der Mobilstation zur Basisstation ein Fehler aufgetreten ist, oder wenn sich die Basisstation entschieden hat, einen anderen Strahlformungsvektor zu verwenden.To ensure high quality of in the mobile station to be performed channel estimation for the to ensure dedicated channel the Common Pilot Channel is used for channel estimation. To do this the mobile station to know which beam shaping vector the Base station for the transfer of Signals on the dedicated channel. This could be from the "preferred candidate" the mobile station then differentiate when transmitting an error occurred from the mobile station to the base station or if the base station has decided, another beamforming vector to use.

Um die Mobilstation zu informieren, welchen Strahlformungsvektor die Basisstation verwendet hat, werden zwei gegenphasige Pilotsequenzen auf dem Dedicated Physical Control Channel verwendet. Im Gegensatz zu denjenigen Pilotsequenzen des dedizierten Kanals, welche zur Kanalschätzung eingesetzt werden, und somit fix sind, handelt es sich bei den zur Ermittlung des verwendeten Strahlformungsvektors eingesetzten Pilotsequenzen um variable Sequenzen. Diese Sequenzen sind inhaltlich an die beiden möglichen Strahlformungsvektoren gekoppelt. D.h. abhängig von dem verwendeten Strahlformungsvektor wird eine der beiden möglichen Pilotsequenzen übermittelt.To inform the mobile station, which beamforming vector the base station used two pilot phases in phase opposition on the dedicated physical control Channel used. In contrast to those pilot sequences of the dedicated channel, which are used for channel estimation, and are therefore fixed, are those used to determine the Beamforming vector used pilot sequences around variable sequences. The content of these sequences is related to the two possible beam shaping vectors coupled. That dependent one of the two possible becomes from the beam shaping vector used Pilot sequences transmitted.

In der Regel handelt es sich bei den Pilotsequenzen der dedizierten Kanäle um Sequenzen der Länge 4 Bit. Da zur Übertragung des von der Mobilstation ermittelten Strahlformungsvektors zur Basisstation im WCDMA-System in jedem Aufwärts-Zeitschlitz 1 Bit zur Verfügung steht, ist es ausreichend, zur Ermittlung des verwendeten Strahlformungsvektors eine Pilotsequenz der Länge 1 Bit zu senden. Da die Pilotsequenzen der dedizierten Kanäle eine Länge von 4 Bit aufweisen, kann eine Codierung der 1 Bit langen Pilotsequenz eingesetzt werden.Usually it is about the pilot sequences of the dedicated channels by sequences of length 4 bits. Because for transmission the beam shaping vector determined by the mobile station to the base station 1 bit in each upward time slot in the WCDMA system to disposal it is sufficient to determine the beam shaping vector used a pilot sequence of length 1 bit to send. Since the pilot sequences of the dedicated channels are one length of 4 bits can encode the 1-bit pilot sequence be used.

Im einfachsten Fall entnimmt die Mobilstation der 1 Bit langen Pilotsequenz direkt den verwendeten Strahlformungsvektor. Da die Mobilstation der Basisstation 1 Bit an Information über den von ihr erwünschten Strahlformungsvektor gesendet hat, kann die Übermittlung der ersten der beiden möglichen Pilotsequenzen bedeuten, dass dieses Bit an Information über den erwünschten Strahlformungsvektor von der Basisstation entsprechend umgesetzt wurde, die Übermittlung der zweiten Pilotsequenz hingegen, dass der andere mögliche Strahlformungsvektor von der Basisstation gewählt wurde.In the simplest case, the takes Mobile station of the 1-bit pilot sequence directly the used Beamforming vector. Since the base station's mobile station is 1 bit of information about the one she wants Beamforming vector has sent, the transmission of the first of the two possible Pilot sequences mean that this bit of information about the desired Beam shaping vector implemented accordingly by the base station was the transmission the second pilot sequence, however, that the other possible beam shaping vector chosen by the base station has been.

Es ist jedoch auch möglich, dass die Mobilstation den verwendeten Strahlformungsvektor nicht direkt aus der Trainingssequenz entnimmt, sondern Berechnungen zur Verifikation des Strahlformungsvektors, z.B. in Form einer a Posteriori Wahrscheinlichkeitsbetrachtung, durchführt. Dies ist von Interesse in Zusammenhang mit Übertragungsfehlern bei der Aufwärts-Übermittlung des erwünschten Strahlformungsvektors.However, it is also possible that the mobile station does not directly use the beamforming vector used taken from the training sequence, but calculations for verification the beamforming vector, e.g. in the form of a posteriori probability analysis, performs. This is of interest in connection with transmission errors in the Upward transmission of the desired Beamforming vector.

Mit Kenntnis des von der Basisstation verwendeten Strahlformungsvektors kann die Mobilstation dann eine Kanalschätzung des dedizierten Kanals unter Verwendung der Pilotsequenzen des Common Pilot Channels durchführen.With knowledge of the base station beamforming vector used, the mobile station can then channel estimation of the dedicated channel using the pilot sequences of the common Conduct pilot channels.

In 1 ist der zeitliche Verfahrensablauf zwischen der Basisstation BS und der Mobilstation MS für den Fall dargestellt, dass die Basisstation BS den von der Mobilstation MS gewünschten Strahlformungsvektor zur Übermittlung von Signalen auf dem dedizierten Kanal verwendet. In diesem einfachen Fall kann die Informationsübermittlung durch die Pilotsequenzen des dedizierten Kanals dazu verwendet werden, eine effektivere Strahlformungsvektor-Verifizierungs-Prozedur durchzuführen. Jeder Pfeil in der Figur steht für die Informationsübertragung von der Basisstation BS zur Mobilstation MS oder umgekehrt. Aufgrund der Pilotsequenzen CPICH des Common Pilot Channels führt die Mobilstation MS Messungen der Intensitäten der Kanäle der Einzelantennen in Abwärtsrichtung durch („MESSUNG") und wählt einen der möglichen Strahlformungsvektoren aus („AUSWAHL STRAHLFORMUNGSVEKTOR"). Dieser wird in Aufwärtsrichtung an die Basisstation BS übermittelt („STRAHLFORMUNGSVEKTOR"). Die Basisstation BS führt dann die Strahlformung entsprechend dem von der MS gewünschten Strahlformungsvektor durch („STRAHLFORMUNG"). Sie sendet die entsprechende Pilotsequenz auf dem dedizierten Kontrollkanal („DPCH BESTÄTIGUNG"), was der Übermittlung eines „Echos" entspricht. Die Mobilstation erkennt dies und führt daraufhin eine Berechnung zur Verifikation des Strahlformungsvektors durch („BERECHNUNG ZUR VERIFIKATION DES STRAHLFORMUNGSVEKTORS"), z.B. in Form einer Maximum a Posteriori Wahrscheinlichkeitsbetrachtung.In 1 the temporal process sequence between the base station BS and the mobile station MS is shown in the event that the base station BS uses the beam shaping vector desired by the mobile station MS to transmit signals on the dedicated channel. In this simple case, the information transmission through the pilot sequences of the dedicated channel can be used for this to perform a more effective beamforming vector verification procedure. Each arrow in the figure represents the transmission of information from the base station BS to the mobile station MS or vice versa. On the basis of the pilot sequences CPICH of the common pilot channel, the mobile station MS carries out measurements of the intensities of the channels of the individual antennas in the downward direction (“MEASUREMENT”) and selects one of the possible beam shaping vectors (“SELECTION BEAM FORMING VECTOR”). This is transmitted in the upward direction to the base station BS (“RAY FORMING VECTOR”). The base station BS then carries out the beam shaping in accordance with the beam shaping vector desired by the MS (“RAY FORMING”). It sends the corresponding pilot sequence on the dedicated control channel ("DPCH CONFIRMATION"), which corresponds to the transmission of an "echo". The mobile station recognizes this and then carries out a calculation for verifying the beamforming vector (“CALCULATION FOR VERIFICATION OF THE BEAM FORMING VECTOR”), for example in the form of a maximum a posteriori probability analysis.

In 2 ist der zeitliche Verfahrensablauf zwischen der Basisstation BS und der Mobilstation MS für den Fall dargestellt, dass die Basisstation BS einen anderen als den von der Mobilstation MS gewünschten Strahlformungsvektor zur Übermittlung von Signalen auf dem dedizierten Kanal verwendet. Die ersten Schritte in 2 entsprechen denen der 1: Aufgrund der Pilotsequenzen CPICH des Common Pilot Channel führt die Mobilstation MS die entsprechenden Messungen durch („MESSUNG")und wählt einen der möglichen Strahlformungsvektoren aus („AUSWAHL STRAHLFORMUNGSVEKTOR"). Dieser wird in Aufwärtsrichtung an die Basisstation BS übermittelt („STRAHLFORMUNGSVEKTOR"). Die Basisstation BS kommt zu dem Ergebnis, dass es vorteilhafter ist, einen anderen als den von der Mobilstation MS gewünschten Strahlformungsvektor für die Verbindung zur Mobilstation MS zu verwenden („ENTSCHEIDUNG STRAHLFORMUNGSVEKTOR"). Daher führt sie die Strahlformung mit diesem anderen Strahlformungsvektor durch („STRAHLFORMUNG"). Sie sendet die entsprechende Pilotsequenz auf dem dedizierten Kontrollkanal („DPCH ABLEHNUNG"). Die Mobilstation MS erkennt dies und verwendet den anderen, nicht von ihr gewünschten Strahlformungsvektor zur Kanalschätzung („ANNAHME STRAHLFORMUNGSVEKTOR").In 2 the temporal process sequence between the base station BS and the mobile station MS is shown for the case in which the base station BS uses a beam shaping vector other than the one desired by the mobile station MS for transmitting signals on the dedicated channel. The first steps in 2 correspond to those of 1 : On the basis of the pilot sequences CPICH of the Common Pilot Channel, the mobile station MS carries out the corresponding measurements (“MEASUREMENT”) and selects one of the possible beam shaping vectors (“SELECTION OF RAY FORMING VECTOR”). This is transmitted in the upward direction to the base station BS (“BEAM FORMING VECTOR”). The base station BS comes to the conclusion that it is more advantageous to use a beam shaping vector other than that desired by the mobile station MS for the connection to the mobile station MS (“DECISION OF THE BEAM FORMING VECTOR "). Therefore, it carries out the beam shaping with this other beam shaping vector (“RAY FORMING”). It sends the corresponding pilot sequence on the dedicated control channel (“DPCH REJECTION”). The mobile station MS recognizes this and uses the other beam shaping vector which it does not want to use for channel estimation (“ACCEPTING THE RAY FORMING VECTOR”).

Claims (16)

Verfahren zur Kanalschätzung in Abwärtsrichtung in einem Funkkommunikationssystem, umfassend mindestens eine Basisstation (BS) und mindestens eine Teilnehmerstation (MS), welche über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden sind, wobei in der Abwärtsstrecke eine Strahlformung mittels mehrerer Antennen eingesetzt wird, wobei mindestens ein für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) zu verwendender Strahlformungsvektor von der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) ermittelt wird und von der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) Information, welche Information über diesen mindestens einen Strahlformungsvektor umfasst, der mindestens einen Basisstation (BS) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Basisstation (BS) der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor übermittelt, auf deren Grundlage die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) eine Kanalschätzung durchführt.Method for downlink channel estimation in a radio communication system, comprising at least one base station (BS) and at least one subscriber station (MS), which are connected to one another via a radio interface, beam shaping using a plurality of antennas being used in the downlink, at least one for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS), the beam shaping vector to be used is determined by the at least one subscriber station (MS) and from the at least one subscriber station (MS) information which includes information about this at least one beam shaping vector which at least one base station (BS) is transmitted, characterized in that the at least one base station (BS) of the at least one subscriber station (MS) provides information about the connection between the at least one base station (BS) and the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector, on the basis of which the at least one subscriber station (MS) performs a channel estimation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor Information über den aktuell für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor umfasst.A method according to claim 1, characterized in that the information about the for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector Information about the currently for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector includes. Verf ahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Information, welche von der mindes tens einen Teilnehmerstation (MS) der mindestens einen Basisstation (BS) übermittelt wird, die zeitliche Entwicklung des mindestens einen Strahlformungsvektors betreffende Information umfasst.Procedure according to claim 1 or 2, characterized in that that the information provided by the at least one subscriber station (MS) the at least one base station (BS) is transmitted, the temporal Development of the at least one beam shaping vector Information includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor eine von der mindestens einen Basisstation (BS) aus einer Anzahl von Pilotsequenzen ausgewählte Pilotsequenz eines dedizierten Kanals umfasst.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the information about the for the Connection from the at least one base station (BS) to the at least one a subscriber station (MS) used beam shaping vector one of the at least one base station (BS) from a number of pilot sequences selected Pilot sequence of a dedicated channel includes. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Pilotsequenzen zwei gegenphasige Sequenzen umfasst.A method according to claim 4, characterized in that the Number of pilot sequences includes two antiphase sequences. Verfahren nach einem der Ansprühe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung durch die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) unter Verwendung von mindestens einem von der mindestens einen Basisstation (BS) omnidirektional abgestrahlten Kanal erfolgt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the channel estimate in downward direction by using the at least one subscriber station (MS) of at least one of the at least one base station (BS) omnidirectionally emitted channel. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) nach dem Empfangen der Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor aus dieser Information einen für die Kanalschätzung in Abwärtsrichtung verwendeten Strahlformungsvektor entnimmt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the at least one subscriber station (MS) after receiving the information about the for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector from this information one for the channel estimate in the downward direction used beam shaping vector. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 d a d u r c h g e k e n n z e ich n e t , dass die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) nach dem Empfangen der Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor unter Verwendung dieser Information Berechnungen zur Verifikation des Strahlformungsvektors durchführt.Method according to one of claims 1 to 7 d a d u r c h g e c e n n e t that the at least one subscriber station (MS) after receiving the information for the connection from the minimum a base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beamforming vector using this information Performs calculations to verify the beamforming vector. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) ermittelten Strahlformungsvektor als einzelne Bits von dieser übermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the information about the at least one of the at least one subscriber station (MS) determined beam shaping vector transmitted as individual bits from this becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor als einzelne Bits von der mindestens einen Basisstation (BS) übermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the information about the for the Connection from the at least one base station (BS) to the at least one a subscriber station (MS) used beamforming vector as a single Bits from the at least one base station (BS) is transmitted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor die fehlerfreie Übertragung der von der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) and die mindestens eine Basisstation (BS) übermittelten Strahlformungsvektoren betreffenden Information verifiziert.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the information about the for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector the error-free transmission that of the at least one subscriber station (MS) and the at least one transmitted a base station (BS) Information related to beamforming vectors verified. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor eine Bestätigung eines des mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) ermittelten Strahlformungsvektors als aktuell für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor indiziert.Method according to one of claims 2 to 11, characterized in that that the information about the for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector a confirmation one of the at least one of the at least one subscriber station (MS) determined beam shaping vector as current for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one Subscriber station (MS) uses beamforming vector indexed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor eine Ablehnung von mindestens einem des mindestens einen von der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) ermittelten Strahlformungsvektor als aktuell für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) verwendeten Strahlformungsvektor indiziert.Method according to one of claims 2 to 12, characterized in that that the information about the for the connection from the at least one base station (BS) to the at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector a rejection of at least one of the at least one of the at least one subscriber station (MS) determined beam shaping vector as current for the connection from the at least one base station (BS) to the indexing at least one subscriber station (MS) used beam shaping vector. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass es in Verbindung mit einem Verfahren in der mindestens einen Basisstation (BS) zur gemeinsamen Strahlformung für mehrere Teilnehmerstationen (MS) eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that that it is in conjunction with a process in the at least one Base station (BS) for joint beam shaping for several subscriber stations (MS) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem CDMA Kommunikationssystem eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that that it is used in a CDMA communication system. Funkkommunikationssystem, umfassend mindestens eine Basisstation (BS) und mindestens eine Teilnehmerstation (MS), welche über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Basisstation (BS) mehrere Antennen zur Strahlformung in Rbwärtsrichtung aufweist, und wobei die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) Mittel zum Ermitteln von mindestens einem für die Verbindung von der mindestens einen Basisstation (BS) zu der mindestes einen Teilnehmerstation (MS) zu verwendenden Strahlformungsvektor und Mittel zum Übermitteln von Information, welche Information über diesen mindestens einen Strahlformungsvektor umfasst, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Basisstation (BS) Einrichtungen zum Übermitteln von Information über den für die Verbindung zwischen der mindestens einen Teilnehmerstation (MS) und der mindestens einen Basisstation (BS) verwendeten Strahlformungsvektor an die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) aufweist, und dass die mindestens eine Teilnehmerstation (MS) Einrichtungen zur Durchführung von Kanalschätzung unter Verwendung der von der mindestens einen Basisstation (BS) übermittelten Information aufweist.Radio communication system comprising at least one base station (BS) and at least one subscriber station (MS), which have a Radio interface are interconnected, being the least a base station (BS) has several antennas for beam shaping in the downward direction, and wherein the at least one subscriber station (MS) has means for determining from at least one for the Connection from the at least one base station (BS) to the at least one a subscriber station (MS) beam shaping vector to be used and means of transmission of information, what information about this at least one Includes beamforming vector, characterized, that the at least one base station (BS) for transmitting devices of information about the one for the Connection between the at least one subscriber station (MS) and the at least one base station (BS) beam shaping vector used to the at least one subscriber station (MS), and that the at least one subscriber station (MS) for implementing Channel estimation under Use of those transmitted by the at least one base station (BS) Has information.
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