DE60214886T2

DE60214886T2 - Parameterschätzung für adaptives antennensystem

Info

Publication number: DE60214886T2
Application number: DE60214886T
Authority: DE
Inventors: Esa Tiirola; Juha Ylitalo
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: EP1456965B1; US20040242156A1; EP1456965A1; GB0130687D0; DE60214886D1; AU2002351130A1; ATE340442T1; WO2003055099A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschätzen von Parametern in dem Empfänger eines adaptiven Antennensystems, und insbesondere, aber nicht ausschließlich eine Kanalqualitätsabschätzung in dem Empfänger einer Mobilstation oder eines Benutzergeräts in einem Mobilkommunikationssystem.
Hintergrund der Erfindung
Eines der Ziele für die nahe Zukunft des UTRA/FDD-Systems ist, Datenübertragungsraten deutlich über 2 Mbps zu unterstützen. Dies ist als Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paketzugang (HSDPA, high speed downlink packet access) bekannt, und die Standardisierung dieses Merkmals wird erwartungsgemäß im Laufe des Jahrs 2002 abgeschlossen. HSDPA verwendet einen speziellen gemeinsamen Hochgeschwindigkeits-Downlink-Kanal (HS-DSCH, high speed downlink shared channel), der dem gemeinsamen Downlink-Kanal (DSCH, downlink shared channel) der Release '99 ähnelt, doch ohne schnelle Leistungssteuerung (fast power control). Der Datendurchsatz kann durch Verwendung von Modulationen höherer Ordnung und weniger redundanter Turbo-Codierung verringert werden, wenn die Kanalbedingungen günstig sind. Das Grundprinzip ist einfach. Die UE (user equipment, Benutzerausrüstung) misst die DL (downlink)-Kanalqualität, bildet sie auf eine interne Abbildungstabelle ab, und informiert die BS (Basisstation) unter Verwendung des UL (uplink)-Rückkopplungskanal darüber, was das höchste anwendbare Modulationsschema ist.
Im allgemeinen Fall (d.h. nicht im Fall von HSDPA) kann das Übertragungsschema (und die Datenübertragungsrate), das gemäß der Rückkopplungsinformation angepasst wird, auch z.B. das Codierschema, das Spreizschema, das Verschränkungsschema (Interleaving) und das Ratenanpassungsschema sein (d.h. nicht nur das Modulationsschema).
Verschiedene Strahlformungsverfahren zielen ebenfalls darauf ab, die Netzkapazität in zellularen Systemen zu erhöhen (und höhere Datenübertragungsraten zu unterstützen). Ein großer Vorteil der Verwendung von gerichteter Strahlformung im DL (downlink) ist ein deutlicher Rückgang der Übertragungsleistungen (aufgrund der zusätzlichen Antennenverstärkung). Aufgrund dessen kann erwartet werden, dass die Kapazität eines Netzes deutlich erhöht wird. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Mechanismus für die DL-Kanalqualitätsmessung zu bieten, die bei HSDPA benötigt wird, im Zusammenhang mit benutzerspezifischer Strahlformung.
In der Vorwärtsrichtung, d.h. dem Downlink, eines Breitband-Codemultiplex-Systems (WCDMA, wide-band code division multiple access) wird ein gemeinsamer Haupt-Pilotkanal (P-CPICH, primary common pilot channel) über die ganze Zelle eines Sektors ausgestrahlt. Der P-CPICH wird auch im Fall einer Mehrstrahl-Anordnung (mehrere Strahlen pro Sektor) und bei benutzerspezifischem Strahlformen ausgestrahlt bzw. übertragen. Daher existiert immer ein solcher Kanal pro Sektor, unabhängig vom angewendeten Übertragungsschema.
Bei Systemen, die adaptive Antennentechniken verwenden, werden fest zugewiesene (dedicated) Kanäle (und fest zugewiesene Hochgeschwindigkeits-Kanäle – HS-DSCH, high-speed downlink shared channels) üblicherweise durch einen schmalen Strahl übertragen, was bedeutet, dass der P-CPICH wahrscheinlich andere Kanalcharakteristiken bei der Übertragung an eine Mobilstation oder Benutzerausrüstung-Antenne erfährt als die fest zugewiesenen physikalischen Downlink-Kanäle (DL-DPCH) und der HS-DSCH.
Es wurde in einem derzeit bekannten System vorgeschlagen, den fest zugewiesenen physikalischen Downlink-Steuer-Kanal (DL-DPCCH) als einen Messkanal in einem HSDPA-Schema (d.h. beim Abschätzen der Kanalbedingungen) im Zusammenhang mit benutzerspezifischer Strahlformung zu verwenden, aufgrund der Tatsache, dass der P-CPICH nicht die gleichen Kanalcharakteristiken erfährt wie der HS-DSCH und DL-DPCH. Es ist jedoch sehr schwierig, die Kanalbedingungen aus dem DL-DPCCH abzuschätzen, da der Kanal leistungsgesteuert ist.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Abschätzen der auf die Kanalqualität bezogenen Parameter im Empfänger eines adaptiven Antennensystems zu bieten. Es ist insbesondere ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zu bieten, das für die Verwendung in schwierigen, oder „schlechten-städtischen" Umgebungen geeignet ist.
„Schlecht-städtisch" bezeichnet eine Funkumgebung, die eine Mischung aus offenen Bereichen und dicht bebauten Zonen mit einer großen Vielfalt verschiedener Gebäudehöhen aufweist. Die breite Strahlbreite in einer „schlechten städtischen" Umgebung kann im Winkelraum als zwei (recht weit auseinanderliegende) Bündel bzw. Cluster dargestellt werden.
EP 0952682 behandelt ein System und Verfahren zum Übertragen und Empfangen digitaler Informationen über Mobilkommunikationssysteme mit einem verbesserten Kanalabschätzer, der iterativ die Kanalamplitude und Phasenverzerrung aus empfangenen Pilot- und Daten-Signalinformationen abschätzt.
US 6108565 beschreibt eine Weise, die Signalqualität sowohl im Up- als auch im Downlink eines drahtlosen Punkt-zu-Mehrpunkt-CDMA-Dienstes zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen der Kanalqualität eines übertragenen Signals in einem Empfänger eines Kommunikationssystems bereitgestellt, wobei das System einen Adaptiven-Antennen-Sender aufweist, der in der Lage ist, mindestens ein schmales Strahlsignal und mindestens ein breites Antennensignal zu übertragen, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen des Strahlsignals; Empfangen des Antennensignals; wobei die empfangenen Strahl- und Antennensignale jeweils eine Vielzahl von Mehrwege-Signalen umfassen; und Abschätzen von Parametern des empfangenen Strahlsignals auf Grundlage der Informationen, die in einer ersten Untermenge der Mehrwege (multipaths) des empfangenen Antennensignals empfangen wurden; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Untermenge der Mehrwege des empfangenen Antennensignals gewählt wird, die den Mehrwegen entspricht, welche in dem empfangenen Strahlsignal detektiert wurden.
Der Empfänger kann ein Übertragungsschema für den Sender abhängig von der bestimmten Kanalqualität bestimmen.
Der Empfänger kann ein Übertragungsschema für eine HSDPA-Übertragung in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmen. Das Übertragungsschema kann variable Modulationsschemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Spreizschemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Codierungsschemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Interleaving-(Verschränkungs-) Schemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Ratenanpassungs-Schemata einschließen.
Der Empfänger kann ein Rückkopplungs-Übertragungsschema von dem Empfänger zu dem Sender in Abhängigkeit von der ermittelten Kanalqualität bestimmen.
Eine Basisstation kann die erste Untermenge der Mehrwege bestimmen, und die ermittelten Informationen können an die Benutzerausrüstung signalisiert werden.
Der Sender kann analoge Strahlformung anwenden. Der Sender kann digitale Strahlformung anwenden. Der Sender kann feste Strahlen verwenden.
Die erste Untermenge der Mehrwege des empfangenen Antennensignals kann den als erstes empfangenen Mehrwegen entsprechen.
Der Empfänger kann ein Mobilendgerät eines Mobilkommunikationssystems sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Empfänger eines Kommunikationssystems bereitgestellt, wobei das System einen adaptiven Antennen-Sender aufweist, der in der Lage ist, mindestens ein schmales Strahlsignal und mindestens ein breites Antennensignal zu übertragen, wobei der Empfänger umfasst: Eingangsmittel zum Empfangen eines Strahlsignals und zum Empfangen eines Antennensignals, wobei die empfangenen Strahl- und Antennensignale jeweils eine Vielzahl von Mehrwege-Signalen umfassen; Abschätzmittel, verbunden mit den Eingangsmitteln, zum Abschätzen der Kanalqualität des empfangenen Strahlsignals auf Grundlage von Informationen, die in einer ersten Untermenge der Mehrwege der empfangenen Antennensignale empfangen wurden; wobei die erste Untermenge der Mehrwege des empfangenen Antennensignals den Mehrwegen entspricht, die in dem empfangenen Strahlsignal detektiert wurden.
Der Empfänger kann ein Übertragungsschema für den Sender in Abhängigkeit von der ermittelten Kanalqualität bestimmen. Der Empfänger kann ein Übertragungsschema für eine HSDPA-Übertragung in Abhängigkeit von der ermittelten Kanalqualität bestimmen.
Das Übertragungsschema kann variable Modulationsschemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Spreizschemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Codierungsschemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Interleaving-(Verschränkungs-) Schemata einschließen. Das Übertragungsschema kann variable Ratenanpassungs-Schemata einschließen.
Der Empfänger kann ein Rückkopplungs-Übertragungsschema von dem Empfänger zu dem Sender in Abhängigkeit von der ermittelten Kanalqualität bestimmen.
Eine Basisstation kann die erste Untermenge der Mehrwege bestimmen, und die ermittelten Informationen können an die Benutzerausrüstung signalisiert werden.
Der Sender kann analoge Strahlformung anwenden. Der Sender kann digitale Strahlformung anwenden. Der Sender kann feste Strahlen verwenden.
Der Empfänger kann außerdem Mittel zum Übertragen irgendeines bestimmten Modulationsschemas umfassen.
Die erste Untermenge der Mehrwege des empfangenen Antennensignals kann den als erstes empfangenen Mehrwegen entsprechen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird am besten anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren verstanden, wobei:
1 beispielhafte W-CDMA-Basisstations-Zellen veranschaulicht, die in jeder Zelle unterschiedliche Übertragungsschemata verwenden (Drei-Sektor-Konfiguration);
2 in Form eines Blockdiagramms Elemente eines beispielhaften Kanalzustands-Abschätzers veranschaulicht, in denen die vorliegende Erfindung implementiert werden kann; und
3 in Form eines Blockdiagramms die Einführung des beispielhaften Kanalzustands-Abschätzers aus 2 in einem beispielhaften Empfänger veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Im folgenden wird das erfundene Verfahren im Zusammenhang mit einem Funk-Zugangsverfahren der 3. Generation beschrieben, nämlich dem Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch nicht auf UMTS beschränkt, sondern kann auf jedes drahtlose Kommunikationssystem angewendet werden.
Unter Bezug auf 1 werden nun Beispiele von Multisektor-WCDMA-Zellen beschrieben, anhand derer die Erfindung veranschaulicht wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf irgendein solches spezielles Beispiel beschränkt.
Eine Vielzahl von Mobilstationen oder Benutzerausrüstungen roamen in der Zelle. Wie zum Beispiel in 1 gezeigt, ist die Mobilstation 130 in Sektor 106 verbunden, die Mobilstation 132 ist in Sektor 104 verbunden, und die Mobilstation 134 ist in den Sektoren 104 und 108 verbunden.
Die Basisstations-Zelle 102 ist in N Sektoren aufgeteilt, wobei im Beispiel aus 1 N = 3 ist.
Wie durch Sektoren 106 und 108 beispielhaft dargestellt ist, kann jeder Sektor in entweder K feste Strahlen (106) oder steuerbare (benutzerspezifische) Strahlen (108) unter Verwendung von Basis-Sendeempfänger-Stationen 112 bzw. 114 aufgeteilt werden. Die Strahlen 106 stellen den sekundären gemeinsamen Pilotkanal dar, der Strahl 120 den fest zugewiesenen physikalischen Downlink-Kanal (oder HS-DSCH) und der Strahl 118 den gemeinsamen Haupt-Pilotkanal (primary common pilot channel).
Sektor 104 aus 1 veranschaulicht das herkömmliche Einzelantennen-Übertragungsschema unter Verwendung einer Basis-Sendeempfänger-Station 110. Der Strahl 120 ist der fest zugewiesene physikalische Downlink-Kanal (oder HS-DSCH), und der Strahl 118 ist der gemeinsame Haupt-Pilotkanal.
Sektor 108 aus 1 veranschaulicht benutzerspezifische Strahlformung unter Verwendung einer Basis-Sendeempfängerstation 114. Der Strahl 120 ist der fest zugewiesene physikalische Downlink-Kanal (oder HS-DSCH), und der Strahl 118 ist der gemeinsame Haupt-Pilotkanal.
Zu Zwecken der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sollen zwei der drei Basis-Sendeempfänger-Stationen aus dem Beispiel aus 1 adaptive Antennen-Techniken verwenden, um mit Mobilstationen in den verschiedenen Sektoren der Zelle zu kommunizieren. Die beiden Zellen, die adaptive Antennentechniken anwenden, sind die Zellen 106 und 108. Adaptive Antennentechniken sind im Fach wohlbekannt, und die vorliegende Erfindung befasst sich nicht direkt mit irgendwelchen bestimmen Implementierungsdetails solcher Techniken. Wie dem Fachmann bekannt sein wird, überträgt bei der Verwendung adaptiver Antennentechniken die Basis-Sendeempfängerstation 100 mobilspezifische Daten an eine Mobilstation über einen schmalen Strahl.
Die W-CDMA-Spezifikation definiert drei verschiedene Arten von Pilotkanälen in Vorwärtsrichtung (forward link) für ein adaptives Antennensystem. Diese Pilotkanäle sind:

1. P-CPICH (Primary Common Pilot Channel)
2. S-CPICH (Secondary Common Pilot Channel); and
3. Fest zugeordnete (dedicated) Pilotsymbole in DPCCH (Dedicated Physical Control Channel)

Der P-CPICH wird über einen ganzen Sektor in einer Multisektor-Anordnung ausgestrahlt, und es existiert für jeden Sektor nur ein solcher Kanal. Der P-CPICH wird bei den Handover-Messungen und Zellenwahl/-wiederwahl-Vorgängen verwendet. Eine weitere Funktion des P-CPICH Kanals, wenn die gemeinsamen Kanäle nicht mit fest zugewiesenen Kanälen verknüpft sind oder nicht in adaptive Antennentechniken eingebunden sind, ist die Kanalabschätzung an der Mobilstation für die fest zugewiesenen Kanäle, und eine Kanalabschätzungsreferenz für die gemeinsamen Kanäle bereitzustellen.
Der S-CPICH kann über die gesamte Zelle übertragen werden oder nur über einen Teil der Zelle. Es können null, einer oder mehrere S-CPICHs pro Zelle oder Sektor vorhanden sein. Ein typischer Bereich der Verwendung von S-CPICH sind Funktionen bzw. Abläufe mit Basisstationen, die mehrere (feste) Strahlen pro Sektor aufweisen. Die S-CPICHs werden verwendet, um verschiedene Strahlen an der Mobilstation zu identifizieren.
Die fest zugewiesenen Pilotsymbole werden in den fest zugewiesenen physikalischen Downlink-Kanal (DPCH) gemultiplext. Sie werden bei der Abschätzung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SIR) verwendet und können auch bei der Kanalabschätzung verwendet werden. Wenn die Mobilstation oder Benutzerausrüstung darüber informiert wird, dass der P-CPICH nicht die Phasenreferenz ist und dass kein S-CPICH verfügbar ist, dann sind die fest zugewiesenen Pilot-Bits im DL-DPCCH die Phasenreferenz für den DL-DPCH (und HS-DSCH). Dies kann zum Beispiel im Fall von benutzerspezifischer Strahlformung vorkommen.
Es sollte beachtet werden, dass in der folgenden Beschreibung auf ein Strahlsignal und ein Antennensignal Bezug genommen wird. Für Zwecke dieser Patentanmeldung bezeichnet der Begriff Antennensignal ein Breitstrahl-Signal, durch das ein Rundsendesignal (broadcast signal), und in speziellen Ausführungsformen die gemeinsamen Steuerkanäle, übertragen wird bzw. werden. Der Begriff Strahlsignal bezeichnet ein Schmalstrahlsignal, über das ein Signal eines fest zugewiesenen Kanals (oder das Signal des HS-DSCH), und in speziellen Ausführungsformen fest zugewiesene Steuerkanäle, übertragen wird bzw. werden. In einer bestimmten Ausführungsform ist der ausgestrahlte gemeinsame Steuerkanal der P-CPICH, und der fest zugewiesene Steuerkanal ist der DPCCH.
Auch wenn benutzerspezifische Strahlformung bei adaptiven Antennensystemen verwendet wird, muss der P-CPICH rundgesendet werden. Dies bedeutet, dass ein Pilotkanal mit starker Leistung vorhanden ist, der für alle Mobilstationen erreichbar ist. In vielen Fällen ist das SNR des kontinuierlichen und nicht leistungsgesteuerten P-CPICH deutlich besser als das des zeitgemultiplexten und leistungsgesteuerten DL-DPCCH. Die relative Differenz von SNRs (P-CPICH und DL-DPCH) wird am größten, wenn sich die Mobilstation nahe an der Basisstation befindet.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, den gemeinsamen Haupt-Pilotkanal P-CPICH zum Abschätzen von Parametern im Zusammenhang mit der Kanalqualität in einer Mobilstation oder einer Benutzerausrüstung des adaptiven Antennensystems abzuschätzen, wie nachstehend weiter mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden wird.
Bezug nehmend auf 2 wird ein Blockdiagramm eines beispielhaften W-CDMA-Rake-Empfängers veranschaulicht, bezüglich dessen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
2 zeigt einen beispielhaften Empfänger zum Empfangen von Signalen, die aus Mehrwegen bestehen. In solchen Szenarien ist es bekannt, eine Vielzahl von Empfänger-„Fingern" bereitzustellen, von denen jeder einen jeweiligen Mehrweg verarbeiten kann. In der Praxis kann der Empfänger so gesteuert werden, dass ein einzelner Finger bereitgestellt wird, aber zeitlich so gesteuert wird, dass er als mehrere Finger funktioniert. Für Zwecke des vorliegenden Beispiels wird angenommen, dass der Empfänger mit mehreren Fingern zum Empfangen der Mehrwege des empfangenen Signals ausgestattet ist.
Das empfangene Signal auf Leitung 204, die empfangene Symbole überträgt, wird als Eingabe an jeden der Vielzahl von Fingern 200 des Empfängers bereitgestellt.
Der Empfänger umfasst eine Vielzahl von Fingern 200a bis 200n. Die Anzahl von Fingern ist abhängig von der Implementierung. Jeder Finger ist gleich aufgebaut, und nur die Hauptelemente des Fingers 200a sind gezeigt. Finger 200a empfängt das empfangene Signal auf Leitung 204, das anfangs von einem Korrelatorblock 206a verarbeitet wird. Der Korrelatorblock 206a empfängt einen Code von dem Codegenerator bzw. der Codeerzeugungseinheit 208a, um die Korrelation des empfangenen Signals durchzuführen. Die Ausgabe des Korrelatorblocks dient als Eingabe für einen Kanalschätzblock 210a und einen Phasenrotationsblock 212a. Der Phasenrotationsblock 212a empfängt ebenfalls eine Eingabe von dem Kanalabschätzer 210a und entfernt die Kanalabschätzung von dem empfangenen Signal. Eine Verzögerungsausgleicheinheit 214a kompensiert die unterschiedlichen Ankunftszeiten des empfangenen Symbols in jedem Finger. Der Kombinierer 202 kombiniert dann die Ergebnisse aus jedem Finger, um ein empfangenes Symbol zur weiteren Verarbeitung in dem Empfänger bereitzustellen.
Jeder Finger 200 verhält sich also so, dass er einen empfangenen Mehrweg entspreizt.
Ein Zeitablauf/Steuerungsblock 216 steuert den Zeitablauf der Finger. Im speziellen empfängt der Zeitablauf/Steuerungsblock die empfangenen Symbole auf Leitung 204, und bestimmt unter Verwendung bekannter Verfahren die Positionen der Mehrwege in dem empfangenen Signal und liefert damit Zeitablaufinformationen über die Leitungen 218a bis 218n an die entsprechenden Finger, um jedem Finger zu ermöglichen, einen Mehrweg zu verarbeiten.
Mit Bezug auf 3 wird ein Blockdiagramm der Elemente eines Empfängers veranschaulicht, die geeignet sind, die vorliegende Erfindung in einem beispielhaften W-CDMA-System umzusetzen und zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Bezug nehmend auf 3 werden drei Ausgleichsblöcke 302, 304 und 306 bereitgestellt. Es wird außerdem ein Kanaldekodierblock 308 bereitgestellt.
Der Ausgleichsblock 302 dient als ein Eingabemittel für den Empfänger für normale Datenübertragung (einschließlich HS-DSCH). Der Ausgleichsblock 304 dient als ein Eingabemittel für den Empfänger für die fest zugewiesenen Pilotkanäle in dem Strahlsignal. Der Ausgleichsblock 306 dient als ein Eingabemittel für den Empfänger für die Rundsendekanäle in dem Antennensignal.
Die drei Ausgleichsblöcke führen den Ausgleich für die jeweiligen Signale durch, die alle an der Empfängerantenne empfangen wurden, wie allgemein durch Leitung 204 angezeigt.
Jeder der Ausgänge der Ausgleichseinrichtungen 302, 304 und 306 erzeugt eine entsprechende Ausgabe, die Eingaben für den Kombinierer 202 bilden. Der Kombinierer 202 ist derselbe wie in 2, ist aber angepasst, Eingangssignale von allen drei Ausgleichseinrichtungen 302 bis 306 zu empfangen, während 2 Signale von nur einer Ausgleichseinrichtung zeigt. Die Signale an den Ausgängen der Ausgleichseinrichtungen 302, 304, 306 sind fingerspezifische Pilot/Datensymbole. Die kombinierten Fingersignale von der einen der Ausgleichseinrichtungen 302 bis 306, die derzeit in Betrieb ist, werden dann auf Leitung 310 für weitere Verarbeitung bereitgestellt.
Jeder der Ausgleichsblöcke kann wie in 3 gezeigt aufgebaut sein. Es kann jedoch wieder ein einzelner Ausgleichsblock zeitlich gemultiplext sein. Jede der Ausgleichseinrichtungen 302, 304 und 306 stellen an ihren jeweiligen Ausgängen entspreizte Signale bereit. Der Kombinierblock 202 kombiniert die entspreizten empfangenen Mehrwegesignale in Übereinstimmung mit Standardverfahren.
Es sollte beachtet werden, dass auch wenn 3 zeigt, dass für jede Signalart ein gesonderter Ausgleichsblock bereitgestellt ist, in der Praxis ein einzelner zeitgemultiplexter Ausgleichsblock bereitgestellt sein kann und für alle Signalarten verwendet werden kann. Daher dient die in 3 gezeigte Beispielausführung nur zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung, und die Erfindung ist nicht auf ein solches spezielles Beispiel beschränkt.
Wie vorstehend beschrieben, benötigt das HSDPA-Schema einen gesonderten Block, um den Zustand des Kanals abzuschätzen. Wie in 3 gezeigt, empfängt ein HSDPA-Kanalqualitäts-Abschätzer 303 den entspreizten Rundsende-Pilotkanal und den entspreizten fest zugeordneten Pilot-Kanal. Damit empfängt der Block 303 die entspreizten Pilot/Daten verschiedener Rake-Finger des Strahlsignals auf Leitung 307, und die entspreizten Pilot/Daten verschiedener Rake-Finger des Antennensignals auf Leitung 301. Die Informationen über den abgeschätzten Kanalzustand auf Leitung 305 werden erzeugt, indem auf eine interne Abbildungstabelle abgebildet wird und an die Basisstation (BS) unter Verwendung des Uplink (UL) Rückkopplungskanals übermittelt.
Es sollte auch beachtet werden, dass die Anordnung aus 2 zur Beschreibung der Erfindung dient, und dass die Erfindung nicht auf ein solches Beispiel beschränkt ist. In anderen Ausführungsformen kann ein einzelner, zeitlich gemultiplexter Finger bereitgestellt sein. In weiteren Ausführungsformen können einige Elemente des Fingers gemeinsam benutzt und zeitlich gemultiplext sein. In einer möglichen Implementierung können eine Vielzahl von Korrelatoren bereitgestellt sein, und alle anderen Elemente der Finger 200 können zeitlich gemultiplext bereitgestellt sein. In der Praxis können die Vielzahl von Korrelatoren als ein einzelner Korrelator mit mehreren Abgriffen (taps) umgesetzt werden, wobei jeder Abgriff einer Zeitverzögerung entspricht.
Um die vorliegende Erfindung umzusetzen, wird in einer Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Zeitablauf/Steuerungsblock 216 aus 2 angepasst wird, wie im Folgenden näher beschrieben wird. Die Anpassung des Zeitablauf/Steuerungsblocks 216 ist abhängig von der speziellen Implementierung der Erfindung.
Wie im weiteren besprochen wird, kann jedoch in HSDPA-Anwendungen der Zeitablauf/Steuerungsblock 216 unverändert sein, und die notwendigen Anpassungen können in dem HSDPA-Kanalqualitäts-Abschätzer 303 vorgenommen werden.
Wie vorstehend erwähnt, arbeitet der Empfänger bei einer gegebenen Implementierung mit einer bestimmten Anzahl von Fingern oder Abgriffen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kenndaten des übertragenen Strahlsignals auf Grundlage der Informationen bestimmt werden, die in dem empfangenen Antennensignal empfangen wurden, aber dass nur ausgewählte Mehrwege des empfangenen Antennensignals verwendet werden. D.h. nur ausgewählte der verfügbaren Finger oder Abgriffe werden zum Analysieren des empfangenen Anteneensignals verwendet.
Die kürzeste Verzögerung in dem Verzögerungsprofil der empfangenen Mehrwege entspricht annähernd dem Abstand (und der Azimuth-Richtung) einer UE von der Basisstation. Der Mehrweg, der der kürzesten Verzögerung entspricht, kann damit als die zuverlässigste Signalkomponente von der UE betrachtet werden. Zusätzlich ist üblicherweise die Spanne bzw. Breite der Verzögerungen umso größer, je größer die Winkelbreite bzw. Strahlbreite ist. Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet diese Eigenschaften, um ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen der Kanaleigenschaften eines empfangenen Signals zu bieten.
Gemäß dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine Untermenge der Mehrwege zu verwenden, die mit dem Antennensignal verknüpft sind, und genauer die Untermenge, die den Mehrwegen entspricht, welche die kürzesten Verzögerungen aufweisen. Damit werden in dieser Ausführungsform die Finger oder Abgriffen bei der Downlink-Qualitätsmessung verwendet, die mit den Mehrwegen verknüpft sind, welche die kürzesten Verzögerungen aufweisen, und die Finger oder Abgriffe mit größeren Verzögerungen werden ignoriert.
In der Praxis bedeutet das, dass nur der erste Cluster mit kürzeren Abständen zur Basisstation für die Kanalqualitätsmessungen verwendet wird, und der zweite Cluster verworfen wird.
Damit werden die Verzögerungs-Abgriffe oder -Finger des zweiten Clusters nur im Bereich der Nebenkeule in dem Strahlsignal gesehen und werden nicht verwendet.
Dieses Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform verbessert die Kanalqualitätsmessung deutlich, insbesondere unter Bedingungen, bei denen viele Mehrwege vorliegen. Eine bestimmte Umgebung, in der die Erfindung vorteilhaft ist, ist die „schlechte städtische" Funkumgebung.
Somit ist in dieser Ausführungsform der Erfindung der Zeitablauf/Steuerungsblock 216 dazu angepasst, die Finger 200a bis 200n so zu steuern, dass nur Finger, die mit der ersten Untermenge von Mehrwegen verknüpft sind, bei der Kanalqualitätsmessung verwendet werden, und deren Ausgaben in dem Kombinierer 202 kombiniert werden. Somit ist der Zeitablauf/Steuerblock angepasst, den ersten Cluster von Mehrwegen zu identifizieren und den Zeitablauf der Finger 200 entsprechend zu steuern.
Zwei mögliche Ansätze zur Umsetzung dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im folgenden dargelegt.
In einer ersten Implementierung wird der Zeitablauf/Steuerungsblock so gesteuert, dass die UE eine maximale festgesetzte Anzahl von Rake-Fingern in dem Kanalqualitätabschätzer verwenden kann, abhängig von der Breite des ersten Clusters von Mehrwegen. Damit können beispielsweise maximal 4 Finger verwendet werden, wenn die erste Menge von Mehrwegen innerhalb von 1.0 Mikrosekunde auseinander liegt; oder maximal 6 Finger könnten verwendet werden, wenn die erste Menge von Mehrwegen innerhalb von 1.5 Mikrosekunden auseinander liegt.
Diese Umsetzung ist insofern besonders vorteilhaft, dass sie die Komplexität der UE nicht erhöht. Der Zeitablauf/Steuerungsblock muss nur in der Lage sein, den ersten Cluster zu erkennen (wozu ein herkömmlicher Zeitablauf/Steuerungsblock auch fähig ist) und dann die Anzahl von Rake-Fingern gemäß einer solchen vorbestimmten Beziehung zwischen der Spannbreite von Mehrwegen und der Anzahl von Fingern zu wählen.
In einer zweiten vorgeschlagenen Umsetzung der ersten Ausführungsform weist die Basisstation die UE dahingehend an, wie viele Rake-Finger verwendet werden sollen.
Die Basisstation kennt die Strahlbreiten und Verzögerungsspannen in dem Funkkanal. Da hinsichtlich der durchschnittlichen Leistung die Downlink- und Uplinkkanäle reziprok sind, können die Abgriffe (oder Finger) mit einer starken Korrelation zwischen dem Strahlsignal und dem Antennensignal an der Basisstation ausgewertet bzw. bestimmt werden. Dann kann die Anzahl bester Abgriffe und ihre Verzögerungen für Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paketzugang (HSDPA)-Übertragung der UE mitgeteilt werden. Dieser Ansatz erfordert zusätzliche Signalisierung zwischen der Basisstation und der UE, erhöht aber in der Praxis die Komplexität der UE nicht. Die zu verwendenden Taps oder Finger werden nur dem Zeitablauf/Steuerungsblock der UE mitgeteilt.
In einer HSDPA-Anwendung kann eine Ausführungsform vorgesehen sein, in der alle Rake-Finger wie üblich funktioniert, um die empfangenen Mehrwege zu entspreizen, ohne eine spezielle Steuerung, die angewendet wird, um bestimmte Mehrwege auszuwählen. Die verschiedenen Mehrwege können an den HSDPA-Kanalqualität-Abschätzer 303 geliefert werden, und die Auswahl von Mehrwegen wird dort angewendet anstelle in dem Zeitablauf/Steuerungsblock 216 in 2. Somit werden die für bestehende Systeme erforderlichen Modifikationen minimiert, nur der HSDPA-Kanalqualität-Abschätzer wird angepasst.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch vorgeschlagen, eine Untermenge der Mehrwege zu verwenden, die mit dem Antennensignal verknüpft sind, aber genauer die Untermenge, die den Mehrwegen entspricht, die in dem Strahlsignal detektiert wurden. Damit werden in dieser Ausführungsform die Finger oder Taps, die mit den Mehrwegen in dem Strahlsignal verknüpft sind, bei der Downlink-Qualitätsmessung unter Verwendung des Antennensignals verwendet.
Für den Fall benutzerspezifischer Strahlformung werden die festverschalteten Pilotsymbole über den Strahl an die UE übertragen. Die UE kann dann die relevanten Verzögerungen in den Mehrwegen des empfangenen Signals aus diesen Pilotsignalen abschätzen.
Durch Verwendung dieser Informationen kann die UE dann diese Taps aus dem Strahlsignal auswählen, zur Verwendung bei der P-CPICH-unterstützten Kanalqualitäts-Abschätzung. Die Zeitablauf-Orts-Informationen der Mehrwege, die durch den Zeitablauf/Steuerungsblock erhalten wurden, der mit der Ausgleichseinrichtung 304 verknüpft ist, wird an den Zeitablauf/Steuerungsblock bereitgestellt, der mit der Ausgleichseinrichtung 306 verknüpft ist. Diese Zeitablaufinformation wird dann verwendet, um die Mehrwege für das Antennensignal zu wählen. Somit verwendet die Downlink-Kanalqualitäts-Abschätzung unter Verwendung der Antennensignale die Verzögerungen, die den Verzögerungen entsprechen, welche aus den festverschalteten Pilotsymbolen abgeschätzt wurden, und beruht nicht auf einer Mehrwege-Abschätzung für das Antennensignal selbst.
Dies stellt sicher, dass die aus den gewählten P-CPICH-Abgriffe abgeschätzte Kanalqualität der Kanalqualität des Strahlsignals entspricht.
Dieser Ansatz erhöht die UE-Komplexität im Vergleich zu dem Szenario, in dem der Downlink-Kanal einfach nur aus dem P-CPICH abgeschätzt wird. Wie jedoch vorstehend beschrieben wurde, erhält man verbesserte Ergebnisse im Vergleich zu denen des Standardfalls.
In dieser zweiten Ausführungsform kann, wie vorstehend unter Bezug auf die erste Ausführungsform besprochen, der HSDPA angepasst werden, um die Erfindung umzusetzen. Somit werden alle Mehrwege an den HSDPA-Kanalqualitäts-Abschätzer 303 geliefert und dann die Auswahl der Mehrwege durchgeführt.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, und wie weiter und ausführlich nachstehend beschrieben, wird der gemeinsame Haupt-Pilotkanal vorzugsweise in Verbindung mit den bestehenden Kanälen zum Abschätzen von Parametern verwendet. Besonders vorteilhafterweise wird der gemeinsame Haupt-Pilotkanal bei der Kanalqualitäts-Abschätzung in der Mobilstation verwendet.
Es gibt eine signifikante Schwundkorrelation zwischen dem Strahlsignal und dem Antennensignal für den Fall benutzerspezifischer Strahlformung. Je schmaler die Strahlbreite ist (von der Basis-Sendeempfänger-Station aus gesehen), desto stärker ist der Schwund der beiden Signale korreliert. Die Korrelationseigenschaft kann ausgenutzt werden, indem sowohl P-CPICH als auch DL-DPCCH bei der Kanalqualitäts-Abschätzung von DL-DPCH und HS-DSCH verwendet werden.
In einer makrozellulären Funkumgebung wird angenommen, dass: die Strahlbreite typischerweise relativ gering ist; dass mehrere Kanalabgriffe vorhanden sind; mehrere Kanalabgriffe (jeder Abgriff ist im Winkelraum ein gesonderter Cluster); LOS (starke Korrelation, geringe Strahlbreite); und dass die Mobilgeschwindigkeit hoch sein kann.
Die vorliegende Erfindung bietet daher ein Verfahren, bei dem die Korrelation zwischen dem Strahlsignal (DL-DPCH und HS-DSCH) und dem Antennensignal (P-CPICH) bei der Parameterschätzung (insbesondere der Kanalqualitätsabschätzung) verwendet wird.
Die Erfindung kann besonders vorteilhaft in einem System angewendet werden, welches Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paketzugangs (HSDPA)-Verfahren verwendet.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung, auch wenn sie unter Bezug auf bestimmte Beispiele beschrieben wurde, hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit nicht auf solche Beispiele beschränkt ist. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche festgelegt.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Kanalqualität eines übertragenen Signals in einem Empfänger (112, 114) eines Kommunikationssystems, wobei das System einen Sender mit adaptiver Antenne aufweist, der in der Lage ist, mindestens ein Richtstrahl-Signal (116, 120) und mindestens ein breites Antennensignal (118) zu senden, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen des Strahlsignals; Empfangen des Antennensignals; wobei das empfangene Strahl- und Antennensignal jeweils eine Vielzahl von Mehrwege-Ausbreitungs-Signalen umfassen; und Abschätzen von Parametern des empfangenen Strahlsignals auf der Grundlage der Informationen, die in einer ersten Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen des empfangenen Antennensignals empfangen wurden; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen des empfangenen Antennensignals entsprechend den Mehrwege-Ausbreitungen in dem empfangenen Strahlsignal gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Empfänger ein Übertragungsschema für den Sender in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Empfänger ein Übertragungsschema für eine Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paket-Zugangs-Übertragung in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Übertragungsschema variable Modulationsschemata einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Übertragungsschema variable Spreizschemata einschließt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Übertragungsschema variable Kodierungsschemata einschließt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Übertragungsschema variable Verschränkungsschemata einschließt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Übertragungsschema variable Ratenanpassungsschemata einschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfänger ein Rückkopplungs-Übertragungsschema von dem Empfänger zu dem Sender in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Basisstation die erste Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen bestimmt und die Benutzerausrüstung über die bestimmten erste Untermenge von Mehrwege-Ausbreitungen informiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sender analoge Strahlformung einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sender digitale Strahlformung einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sender feste Strahlen einsetzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen des empfangenen Antennensignals den zuerst empfangenen Mehrwege-Ausbreitungen entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfänger ein Mobilendgerät eines Mobilkommunikationssystems ist.
Empfänger (112, 114) eines Kommunikationssystems, wobei das System einen Sender mit adaptiver Antenne aufweist, der in der Lage ist, mindestens ein Richtstrahl-Signal (116, 120) und mindestens ein breites Antennensignal (118) zu senden, wobei der Empfänger umfasst: Eingangsmittel zum Empfangen eines Strahlsignals (116, 120) und zum Empfangen eines Antennensignals (118), wobei die empfangenen Strahl- und Antennensignale jeweils eine Vielzahl von Mehrwege-Ausbreitungs-Signalen umfassen; Schätzmittel (303), verbunden mit den Eingangsmitteln, zum Abschätzen der Kanalqualität des empfangenen Strahlsignals auf der Grundlage von Informationen, die in einer ersten Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen der empfangenen Antennensignale empfangen wurden; wobei die erste Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen des empfangenen Antennensignals den Mehrwege-Ausbreitungen in dem empfangenen Strahlsignal entspricht.
Empfänger nach Anspruch 16, wobei der Empfänger ein Übertragungsschema für den Sender in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmt.
Empfänger nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Empfänger ein Übertragungsschema für eine Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paket-Zugangs-Übertragung in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Übertragungsschema variable Modulationsschemata einschließt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Übertragungsschema variable Spreizschemata einschließt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Übertragungsschema variable Kodierungsschemata einschließt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Übertragungsschema variable Verschränkungsschemata einschließt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Übertragungsschema variable Ratenanpassungsschemata einschließt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei der Empfänger ein Rückkopplungs-Übertragungsschema von dem Empfänger zu dem Sender in Abhängigkeit von der bestimmten Kanalqualität bestimmt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 24, wobei eine Basisstation die erste Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen bestimmt und die Benutzerausrüstung über die bestimmte erste Untermenge von Mehrwege-Ausbreitungen informiert wird.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei der Sender analoge Strahlformung einsetzt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei der Sender digitale Strahlformung einsetzt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei der Sender feste Strahlen einsetzt.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 27, wobei der Empfänger weiter Mittel zum Übertragen eines bestimmten Modulationsschemas umfasst.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 29, wobei die erste Untermenge der Mehrwege-Ausbreitungen des empfangenen Antennensignals den zuerst empfangenen Mehrwege-Ausbreitungen entspricht.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 bis 30, wobei der Empfänger ein Mobilendgerät eines Mobilkommunikationssystems ist.