DE60215535T2

DE60215535T2 - Senden mit variabler diversität in einem funkkommunikationssystem basierend auf eigenschaften eines empfangenen signals

Info

Publication number: DE60215535T2
Application number: DE60215535T
Authority: DE
Inventors: Athanasios Palo Alto KASAPI
Original assignee: Arraycomm LLC
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: EP1449314A2; US20030100324A1; DE60215535D1; KR100946290B1; CN1618185A; AU2002359468A8; US7050832B2; WO2003047123A2; EP1449314B1; AU2002359468A1; WO2003047123A3; ATE343259T1; CN100492936C; KR20040061008A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich generell auf das Gebiet digitaler Funksignalkommunikation. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Messen von Empfangssignalen, um zu bestimmen, ob unter Einsatz von Diversität gesendet werden soll.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN FACHGEBIETS
Funkkommunikationen sind bezüglich der Umgebung empfindlich, in der die Funksignale gesendet und empfangen werden. Kommunikationen können verloren gehen oder gemindert werden, wenn die Umgebung für den gesendeten Signaltyp ungünstig ist. Ein spezielles Umgebungsproblem wird manchmal als Störecho oder Streuung bezeichnet. Dieses Problem kann Mehrwegestörung verursachen oder den Empfang eines gesendeten Signals völlig verhindern. Eine bekannte Weise die Effekte von Störecho oder Streuung zu mildem ist, Diversität zu senden oder zu empfangen. Räumliche Empfangsdiversität verwendet typisch zwei Empfangsantennen mit kurzem Anstand voneinander. Der Empfänger wird entweder die Antenne wählen, die das stärkste Signal empfängt oder einen Entzerrer verwenden, um die Signale von beiden Antennen zu kombinieren. Es gibt viele verschiedene Entzerrerausführungen, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind. Zeitempfangsdiversität verwendet eine einzelne Antenne und sucht nach Mehrwegekopien eines zeitverzögerten Signals. Ein Entzerrer kombiniert dann die zwei oder mehrere identische Signale, um das originale Einzelsignal aufzulösen. Von digitalen Zellulartelefonen wird verlangt, dass sie Zeitdiversitäts-Empfangsentzerrer haben, die, abhängig vom System, Signale mit einem bis vier Verzögerungssymbolen auflösen können.
Sendediversität funktioniert sehr ähnlich wie Empfangsdiversität in umgekehrter Reihenfolge. Signale können von mit Abstand angeordneten Antennen oder von derselben Antenne zu zwei verschiedenen Zeiten gesendet werden. Sendediversitätspläne können, unter gewissen Umständen, Empfang bedeutend verbessern. Aber sie erhöhen die Komplexität des Senders und, in einem Kommunikationssystem mit mehr als zwei Endgeräten, erhöhen die zusätzlichen Übertragungen die Größe der Störung und des Geräusches für die andren Endgeräte. Außerdem kann Diversitätsübertragung, bei einigen Umgebungsbedingungen, die Qualität des Empfangssignals reduzieren.
Die US 5542107 offenbart ein Diversitätsübertragungssystem, bei dem die Signalqualität eines Kanals durch Überwachen der Signalstärke oder der Bitfehlerrate gemessen wird. Wenn die Signalqualität unter einen Schwellwert abfällt, könnte ein Diversitätssender verwendet werden. Alle Kanäle teilen sich den Diversitätssender und er wird für den speziellen Kanal benutzt, der ihn am meisten benötigt.
Die US 6122260 befasst sich nicht mit Diversitätsübertragung, sondern mit räumlich geteiltem Mehrfachzugriff (SDMA). Sie bezieht sich auf die Integration von SDMA mit Mehrfachzugriff durch Codeteilung und Zeitmultiplexverfahren.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, die empfangene Funkkommunikationssignale messen, um zu bestimmen ob oder zu welchem Grad Sendediversität und Richtstrahlbildung zu verwenden sind. In einer Ausführungsform umfasst die Erfindung das Empfangen eines Funksignals von einem abgesetzten Endgerät an einer Mehrheit von Antennen, Vergleichen von Kenndaten des Empfangssignals, während es an der Mehrheit von Antennen empfangen wird, Bestimmen, ob Empfang von Funksignalen, die an das abgesetzte Endgerät gesendet werden, wahrscheinlich durch Diversitätsübertragung, beruhend auf den Vergleichen, verbessert wird, und senden von Funksignalen an das abgesetzte Endgerät mithilfe von Diversität, wenn der Empfang wahrscheinlich verbessert wird.
Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der zugehörigen Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung offenkundig werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und nicht einschränkend in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezugszeichen für ähnliche Elemente benutzt werden und in denen:
Die 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Basisstation ist, an der eine Ausführungsform der Erfindung implementiert werden kann;
Die 2 ein Blockdiagramm eines abgesetzten Endgeräts ist, an dem eine Ausführungsform der Erfindung implementiert werden kann; und
Die 3 ein Flussdiagramm ist, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
EINLEITUNG
In einer Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung in einem SDMA-Funkdatenkommunikationssystem (Spatial Division Multiple Access/Mehrfachzugriff durch räumliche Teilung) implementiert. In solch einem System mit räumlicher Teilung ist jedes Endgerät mit einem Satz räumlicher Parameter assoziiert, die sich auf den Funkkommunikationskanal zwischen, beispielsweise, der Basisstation und einem Benutzerendgerät beziehen. Die räumlichen Parameter umfassen eine räumliche Signatur für jedes Endgerät. Unter Verwendung der räumlichen Signatur und gruppierter Antennen lässt sich die Hochfrequenzenergie von der Basisstation genauer auf ein einzelnes Benutzerendgerät richten, was Störung anderer Benutzerendgeräte reduziert und deren Störschwellwert verringert. Umgekehrt lassen sich von mehreren verschiedenen Benutzerendgeräten empfangene Daten gleichzeitig bei niedrigeren Empfangsenergiepegeln auflösen. Bei Antennen mit räumlicher Teilung an den Benutzerendgeräten kann die Hochfrequenzenergie sogar geringer sein. Die Vorteile sind sogar größer für Teilnehmer, die räumlich voneinander getrennt sind. Die räumlichen Signaturen können Sachen wie den räumlichen Standort der Sender, der Ankunftsrichtungen (DOAs), Ankunftszeiten (TOAs) und der Entfernung von der Basisstation umfassen.
Schätzwerte von Parametern wie beispielsweise Signalleistungspegeln, DOAs und TOAs können mithilfe bekannter Trainingsfolgen bestimmt werden, die in digitalen Datenströmen für den Zweck der Kanalentzerrung im Zusammenhang mit Informationen über Sensorgruppen (Antennen) platziert sind. Diese Informationen werden dann zum Berechnen geeigneter Wichtungen für räumliche Demultiplexer, Multiplexers und Kombinierern verwendet. Verlängerte Kalman-Filter oder andere Typen linearer Filter, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, können verwendet werden, die Eigenschaften der Trainingsfolgen beim Bestimmen räumlicher Parameter auszunutzen. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Verwendung räumlicher Teilung und SDMA-Systeme sind, beispielsweise, in dem US- Patenten Nr. 5828658, ausgestellt am 27. Okt. 1998 an Ottersten et al. und 5642353, ausgestellt am 24. Juni 1997 ano Roy, III et al beschrieben.
Ungeachtet der großen Vorteile von Kommunikationssystemen mit räumlicher Teilung in Umgebungen mit hohem Störecho oder hoher Streuung können die verzögerten Mehrwegesignale die Richtstrahlbildungsaspekte des räumlich gerichteten Strahls stören. Folglich könnte ein genau gerichtetes Signal vielleicht nicht klar empfangen werden, wogegen das bei einem Allrichtungsstrahl der Fall sein wird. Solch hohe Störechobedingungen eignen sich aber typisch sehr gut für Diversitätsübertragung. Außerdem lässt sich die Hardware für räumliche Teilung mit Mehrfachübertragungsketten und Mehrfachantennen leicht anpassen, um Übertragungsdiversität bereitzustellen. In einem Modus räumlicher Teilung sind die Übertragungsketten konzipiert, jeweils eine Kopie des Kommunikationssignals, jede mit einer verschiedenen Amplitude und einer verschiedenen Phase oder Verzögerung, zu senden. Dies ist die Art und Weise wie die räumliche Signatur typisch auf Richtstrahlbildung angewandt wird. Durch Änderung dieses Satzes von Übertragungswichtungen lassen sich die Antennen räumlicher Teilung als Übertragungsdiversitätsantennen verwenden. Eine Vielfalt an verschiedenen Diversitätsübertragungsplänen ist wie nachstehend erörtert möglich.
Das System räumlicher Teilung eignet sich außerdem sehr gut zur Bestimmung, wann Übertragungs- oder Verzögerungsdiversität erforderlich ist. In einem typischen System räumlicher Teilung wird das Signal von jeder Empfangskette gemessen und die jeweiligen Phasen und Amplituden werden für jede Empfangskette bestimmt. Diese Bestimmung wird verwendet, eine räumliche Signatur für das Endgerät zu bestimmen, von dem das Signal empfangen wurde. Aber die gemessenen Phasen oder Amplituden oder beide können ebenso direkt verwendet werden, um die Natur der Funkumgebung zu bestimmen. Wenn die Messungen anzeigen, dass Diversitätsübertragung verwendet werden sollte, dann lässt sich der Übertragungsmodus entsprechend schalten. Es können auch andere Tests verwendet werden, diese Bestimmung entweder in Kombination oder separat anhand der Phasen und Amplituden vorzunehmen.
BASISSTATIONSSTRUKTUR
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Funkkommunikationssysteme und könnte ein Festzugriffs- oder Mobilzugriffsfunknetz sein. Die vorliegende Erfindung lässt sich mithilfe von Mehrfachzugriffstechnologie räumlicher Teilung (SDMA) leichter implementieren, aber ein SDAMA-System ist nicht erforderlich. Das System könnte irgendein System des Typs mit Mehrfachzugriff, wie beispielsweise Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA), Mehrfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA) und Mehrfachzugriff durch Codeteilung (CDMA) sein. Mehrfachzugriff lässt sich mit Frequenzduplex (FDD) oder Zeitduplexing (TDD) kombinieren. Die 1 zeigt ein Beispiel einer Basisstation eines Funkkommunikationssystems oder -netzwerks, das zum Implementieren der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das System oder Netzwerk umfassen eine Reihe von Teilnehmerstationen, die auch als abgesetzte Endgeräte oder Benutzerendgeräte bezeichnet werden, wie jene, die in der 2 gezeigt sind. Die Basisstation könnte an ein Weitverkehrsnetz (WAN) oder an eine Funktelefonvermittlungsstelle (MTSO) durch ihren Host DSP 231 zur Bereitstellung irgendwelcher erforderlichen Datenservices und Anschlüsse verbunden sein, die außerhalb des unmittelbaren Funksystems liegen. Zur Unterstützung räumlicher Teilung wird eine Mehrheit von Antennen 103 verwendet, beispielsweise vier Antennen, obwohl andere Antennenzahlen selektiert werden könnten.
Die Ausgänge der Antennen sind an einen Duplexerschalter 107 angeschlossen, der in diesem TDD-System ein Zeitschalter ist. Zwei mögliche Implementierungen des Schalters 107 sind als ein Frequenzduplexer in einem Frequenzduplexsystem (FDD) und als ein Zeitschalter in einem Zeitduplexsystem (TDD). Bei Empfang werden die Antennenausgänge über den Schalter 107 an einen Empfänger 205 angeschlossen und werden von HF-Empfängermodulen 205 analog von der Trägerfrequenz auf eine FM-Zwischenfrequenz ("IF"/„ZF") abwärts gemischt. Dieses Signal wird dann von Analog-Digital-Wandlern ("ADCs") 209 digitalisiert (abgetastet). Es wird nur der Realteil des Signals abgetastet. Das endgültige Abwärtsumsetzen auf Basisband wird digital durchgeführt. Digitalfilter können zum Implementieren der Abwärtsumsetzung und der digitalen Filterung benutzt werden, wobei letztere FIR-Filterungsverfahren verwendet. Dies ist als Block 213 gezeigt. Die Erfindung lässt sich einer großen Vielfalt von HF- und ZF-Trägerfrequenzen und -bändern anpassen.
Im vorliegenden Beispiel gibt es vier abwärts umgesetzte Ausgangswerte der Digitalfiltervorrichtung 213 jeder Antenne, nämlich einen pro Empfangszeitschlitz. Die spezielle Zahl der Zeitschlitze lässt sich den Netzwerkbedürfnissen entsprechend variieren. Obwohl das vorliegende Beispiel vier Aufwärtsverbindungs- und vier Abwärtsverbindungszeitschlitze für jeden TDD-Rahmen verwendet, wurden wünschenswerte Ergebnisse ebenso mit drei Zeitschlitzen für die Aufwärtsverbindung und Abwärtsverbindung in jedem Rahmen erzielt. Für jeden der vier Empfangszeitschlitze werden die vier abwärts umgesetzten Ausgangswerte von den vier Antennen an eine Signalprozessorvorrichtung 217 (DSP) (hiernach "Zeitschlitzprozessor genannt") zur Weiterverarbeitung, einschließlich Kalibrierung, übereinstimmend mit einem Gesichtspunkt dieser Erfindung, gespeist. Vier Motorola-DSPs der Familie 56300 können als Zeitschlitzprozessoren, jeweils einer pro Empfangszeitschlitz, verwendet werden. Die Zeitschlitzprozessoren 217 überwachen die Empfangssignalleistung und schätzen den Frequenzoffset bzw. -versatz und die Zeitausrichtung. Sie bestimmen außerdem intelligente Wichtungen für jedes Antennenelement. Diese werden im Mehrfachzugriffsplan räumlicher Teilung zum Bestimmen eines Signals von einem speziellen abgesetzten Benutzer und zum Demodulieren des bestimmten Signals verwendet.
Die Ausgangsgröße der Zeitschlitzprozessoren 217 sind demodulierte Burstdaten für jeden der vier Empfangszeitschlitze. Diese Daten werden an den Host DSP 231 gesendet, dessen Hauptfunktion ist, alle Elemente des Systems zu steuern und als Schnittstelle für die Verarbeitung auf höherer Ebene zu fungieren, d.h. die Verarbeitung, die sich damit befasst, welche Signale zur Kommunikation in all den verschiedenen Kontroll- und Servicekommunikationskanälen erforderlich sind, die im Kommunikationsprotokoll des Systems definiert sind. Der Host DSP 231 kann ein Motorola-DSP der Familie 56300 sein. Außerdem senden die Zeitschlitzprozessoren die bestimmten Empfangswichtungen für jedes Benutzerendgerät an den Host DSP 231.
Der Host DSP 231 hält Zustands- und Taktinformationen aufrecht, empfängt Aufwärtsverbindungs-Burstdaten von den Zeitschlitzprozessoren 217 und programmiert die Zeitschlitzprozessoren 217. Außerdem entschlüsselt, entwürfelt und überprüft er Fehlerkorrekturcode und dekonstruiert Bursts von Aufwärtsverbindungssignalen, formatiert dann die Aufwärtssignale, die zur Verarbeitung auf höherer Ebene in andere Teile der Basisstation zu senden sind. Was die anderen Teile der Basisstation anbetrifft, formatiert er Servicedaten und Verkehrsdaten zur weiteren höheren Verarbeitung in der Basisstation, empfängt er Abwärtsverbindungsmeldungen und Verkehrsdaten von den anderen Teilen der Basisstation, verarbeitet er die Abwärtsverbindungsbursts und formatiert und sendet die Abwärtsverbindungsbursts zu einem Sendesteuergerät/Modulator, das bzw. der als 237 gezeigt ist. Der Host DSP managt außerdem das Programmieren anderer Komponenten der Basisstation einschließlich des Sendesteuergeräts/Modulators 237 und des als 233 gezeigten HF/Taktsteuergeräts.
Das HF/Taktsteuergerät 233 ist an das HF-Sendesystem, als Block 245 gezeigt, angeschaltet und produziert außerdem eine Reihe von Taktsignalen, die sowohl vom HF-System als auch vom Modem benutzt werden. Das HF/Taktsteuergerät 233 liest und sendet Leistungsüberwachungs- und Steuerwerte, steuert den Duplexer 107 und empfängt Taktparameter und andere Einstellungen für jeden Burst vom Host DSP 231.
Das Sendesteuergerät/Modulator 237 empfängt Sendedaten, jeweils vier Symbole, vom Host DSP 231. Das Sendesteuergerät verwendet diese Daten, um analoge ZF-Ausgangsgrößen zu produzieren, die an die HF-Sendermodule (TX) 245 gesendet werden. Im Besonderen werden die empfangenen Sendedaten vom Host DSP 231 in ein komplexes moduliertes Signal umgesetzt, zu einer ZF-Frequenz aufwärts umgesetzt, 4-mal überabgetastet, mit vom Host 231 erhaltenen Sendewichtungen multipliziert und über Digital-Analog-Umsetzer ("DACs"), die Teil des Sendesteuergeräts/Modulator 237 sind, zu analogen Sendewellenformen umgesetzt. Die analogen Wellenformen werden zu den Sendemodulen 245 gesendet.
Von den Sendemodulen 245 werden die Signale auf die Übertragungsfrequenz aufwärts umgesetzt und die Signale verstärkt. Die verstärkten Übertragungssignalausgangsgrößen werden über den Duplexer/Zeitschalter 107 an die Antennen 103 gesendet.
Das Design der Basisstations-Hardware ist als Beispiel gezeigt, wobei sich die Erfindung mithilfe einer Vielfalt verschiedener Hardwaresysteme implementieren lässt und ebenso unter Verwendung von Universal-Hardware implementiert werden kann. Obwohl das veranschaulichte Hardwaresystem für die vorliegende Erfindung für gut geeignet gehalten wird, ist es nicht erforderlich.
STRUKTUR DES BENUTZERENDGERÄTS
Die 2 zeigt eine beispielhafte Komponentenanordnung in einem abgesetzten Endgerät, das Daten- oder Sprachkommunikation in Kommunikation mit der Basisstation der 1 bereitstellt. Die Antenne 45 des abgesetzten Endgeräts ist an einen Duplexer 46 angeschlossen, um zu ermöglichen, dass die Antenne 45 sowohl für Senden als auch Empfangen benutzt werden kann. Die Antenne kann des Rundstrahl- oder des Richtstrahltyps sein. Für optimale Performance kann die Antenne aus mehrfachen Elementen hergestellt sein und, wie oben für die Basisstation besprochen, räumliche Verarbeitung anwenden. In einer alternativen Ausführungsform werden separate Empfangs- und Sendeantennen verwendet, was die Notwendigkeit für den Duplexer 46 eliminiert. In einer weiteren alternativen Ausführungsform, wo Zeitteilungsdiversität verwendet wird, kann ein Sende-/Empfangsschalter (TR) statt eines Duplexers verwendet werden, was auf dem Fachgebiet gut bekannt ist. Die Duplexerausgangsgröße 47 dient als Eingangsgröße zu einem Empfänger 48. Der Empfänger 48 produziert ein abwärts umgesetztes Signal 49, welches die Eingangsgröße zu einem Demodulator 51 ist. Ein demoduliertes empfangenes Ton- oder Sprachsignal 67 wird einem Lautsprecher 66 eingegeben. In einem Datensystem wird das demodulierte Signal von der CPU verarbeitet oder an andere Komponenten (nicht gezeigt) gesendet.
Das abgesetzte Endgerät weist eine entsprechende Sendekette auf, in der zu sendende Daten oder Sprache in einem Modulator 57 moduliert werden. Das zu sendende, vom Modulator 57 ausgegebene, modulierte Signal 59, wird von einem Sender 60 aufwärts umgesetzt und verstärkt, was ein Senderausgangssignal 61 produziert. Die Senderausgangsgröße 61 wird dann in den Duplexer 46 gespeist, um von der Antenne 45 übertragen zu werden.
Die demodulierten, empfangenen Daten 52 werden, ebenso wie die empfangenen Daten vor Demodulierung 50, zu einem Zentralprozessor 68 (CPU) eines abgesetzten Endgeräts geliefert. Die CPU 68 des abgesetzten Endgeräts kann mit einer Standard-DSP-Vorrichtung (digitalem Signalprozessor), wie beispielsweise einem Motorola-DSP der Familie 56300 implementiert werden. Dieser DSP kann außerdem die Funktionen des Demodulators 51 und des Demodulators 57 ausführen. Die CPU 68 des abgesetzten Endgeräts steuert den Empfänger durch eine Leitung 63, den Sender durch die Leitung 62, den Demodulator durch die Leitung 52 und den Modulator durch die Leitung 58. Er kommuniziert außerdem mit einer Tastatur 53 durch die Leitung 54 und mit einem Display 56 durch die Leitung 55. Ein Mikrofon 64 und ein Lautsprecher 66 sind durch den Modulator 57 bzw. den Demodulator 51 durch die Leitungen 65 bzw. 67 für ein abgesetztes Endgerät mit Sprachkommunikation angeschlossen. In einer weiteren Ausführungsform sind das Mikrofon und der Lautsprecher außerdem mit der CPU in direkter Kommunikation, um Sprach- oder Datenkommunikationen bereitzustellen.
Das vom Mikrofon 64 zu sendende Sprachsignal 65 des abgesetzten Endgeräts wird in einen Modulator 57 eingegeben. Zu sendende Verkehrs- und Steuerdaten 58 werden von der CPU 68 des abgesetzten Endgeräts geliefert. Steuerdaten 58 werden, während Registrierung, Sitzungseinleitung und -beendigung, sowie während der Sitzung – wie es auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, an die Basisstation gesendet.
In einer alternativen Ausführungsform werden der Lautsprecher 66 und das Mikrofon 64 durch digitale Schnittstellen, wie auf dem Fachgebiet gut bekannt, ersetzt oder vermehrt, die ermöglichen, dass Daten zu und von einer externen Datenverarbeitungseinrichtung (beispielsweise einem Computer) gesendet werden können. In einer Ausführungsform ist die CPU des abgesetzten Endgeräts an eine normale digitale Schnittstelle, wie beispielsweise eine PCMCIA-Schnittstelle, an einen externen Computer angeschlossen und das Display, die Tastatur und der Lautsprecher sind Teil des externen Computers. Die CPU 68 des abgesetzten Endgeräts kommuniziert mit diesen Komponenten durch die digitale Schnittstelle und den Controller des externen Computers. Für nur Datenkommunikationen können das Mikrofon und der Lautsprecher beim Übertragen ausgeschlossen werden. Für nur Sprachkommunikationen können die Tastatur und das Display beim Übertragen ausgeschlossen werden.
In vielen Systemen wird vom Benutzerendgerät verlangt, dass es die Fähigkeit besitzt, ein Empfangssignal zu demodulieren, selbst wenn das Signal verzögerte Kopien (Echos) des von der Basisstation erwarteten Nominalsignals enthält. Die meisten Zellulartelefonstandards schließen, beispielsweise, solch eine Anforderung ein. Solchen Standards entsprechend, wird vom Entzerrer verlangt ein Signal zu demodulieren, das ein oder mehrere Echos enthält, die mit einem Abstand von einem bis zehn Symbolen angeordnet sind. Die spezifischen Anforderungen variieren in Abhängigkeit vom involvierten Standard. Die, häufig in Symbolen für einen speziellen Standard ausgedrückte, Verzögerung liegt typisch in einem Bereich von einem Viertel bis zu einem Zweifachen einer Zeit gleich 1/B, wobei B die Bandbreite des Verkehrskanals ist. Diese Fähigkeit wird normalerweise von einem adaptiven Kanalentzerrungsfilter in der CPU 68 oder dem Demodulator 51 bereitgestellt. Ein Trellisdecodierer, wie beispielsweise ein Viterbi-Decoder, kann, wie es auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, zum Einsatz kommen.
Selbst mit dem Verzögerungsentzerrer wird die Performance des Demodulators durch Signalechos, verglichen mit der gleichen Energie, die in einem Signal ohne Echo konzentriert ist, beeinträchtigt. Der Entzerrer beschränkt aber eliminiert diese Beeinträchtigung nicht. Die Empfindlichkeit des Demodulators auf zwei gleich starke verzögerte Komponenten kann um 2 dB, verglichen mit demselben Signal ohne Echos, beeinträchtigt sein. Folglich kann Senden mit Verzögerungsdiversität den Empfang durch das Benutzerendgerät in einem sauberen Funkkanal, der sich ähnlich einem Sichtlinienkanal verhält, ernsthaft beeinträchtigen. Andererseits, wenn die empfangene räumliche Signatur anzeigt, dass der Kanal weit davon entfernt ist, einem Sichtlinienkanal zu ähneln, lässt sich der Entzerrer nutzen, die Robustheit und die Performance eines Einzelsignals zu verstärken. Der Entzerrer kann benutzt werden Schwunde, Mehrwegeprobleme und andere Probleme zu überwinden. Wenn das Benutzerendgerät weit von der Sichtlinie entfernt ist, kann die Basisstation die nicht verzögerten und die verzögerten Kopien des Signals mit ungefähr gleicher Stärke senden. Dieser gleiche Zustand, nämlich weit von der Sichtlinie entfernt, ist außerdem einer, in dem Richtstrahlbildung am wenigstens effektiv ist. Folglich ist, obwohl Senden mit verzögerten Kopien die Richtstrahlbildung stören kann, die Auswirkung auf Richtstrahlbildung sehr gering, weil Richtstrahlbildung relativ unwirksam ist. Für den Sichtlinienkanal lassen sich die Vorteile der Richtstrahlbildung voll nutzen und verzögerte Kopien können gleichzeitig unterdrückt werden.
VERFAHRENSABLAUF
Wenn die verzögerten und nicht verzögerten Kopien des Signals mit gleicher Stärke empfangen werden, wie oben beschrieben, sind die Bedingungen für Verzögerungsdiversitätsverfahren am wenigsten effektiv. Dies entspricht gewöhnlich einer physikalischen Umgebung, wo das Signal von der Basisstation direkt zum abgesetzten Endgerät, frei von bedeutender Reflexion oder Streuung fortschreitet. Dieser Typ physikalischer Umgebung ist der Typ physikalischer Umgebung, in der Verfahren räumlicher Teilung am besten funktionieren. Adaptive Gruppenantennen, intelligente Antennen oder Basisstationen räumlicher Teilung können, durch Untersuchung der räumlichen Signatur des abgesetzten Endgeräts an der Empfangsgruppe, bestimmen, ob sich das abgesetzte Endgerät in solch einer Sichtlinienumgebung befindet. Das heißt der Satz relativer Amplituden und Phasen, mit denen das Signal vom abgesetzten Endgerät an jeder Basisstationsantenne empfangen wird, kann anzeigen, ob ein bedeutender Grad von Streuung vorliegt. Für den Fall, dass bestimmt wird, dass das Signal von einem Endgerät ankommt, das relativ frei von Streuung ist, kann Diversität ausgeschaltet werden. Gleichzeitig kann Richtstrahlbildung für räumliche Teilung eingeschaltet werden. Für den Fall, dass Streuung erkannt wird, kann Verzögerungsdiversität eingeschaltet werden. Ebenso kann Richtstrahlbildung ausgeschaltet werden, doch kann das Kombinieren von Richtstrahlbildung mit Verzögerungsdiversität auch Vorteile bereitstellen.
Ähnlich kann die Basisstation die relative Stärke der verzögerten Kopien in ihrem Verzögerungsdiversitätsplan steuern, um optimale Performance am abgesetzten Endgerät bereitzustellen. Die Basisstation kann außerdem die relative Stärke der verschieden verzögerten Sendesignale aktiv variieren.
Mit Bezugnahme auf die 3 wird eine Basisstation, beim Austausch von Funksignalkommunikationen mit dem abgesetzten Endgerät, Funksignale vom abgesetzten Endgerät 311 empfangen. Wie oben erwähnt, werden die Signale an jeder Antenne 313 abgetastet. Die Phase und die Amplitude des Empfangssignals lassen sich, beruhend auf den Proben (Abtastungen), messen 315 und anhand dieser Messungen kann, mithilfe von Prozeduren, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, eine räumliche Signatur für das Empfangssignal 317 bestimmt werden. Dieser Vorgang ist derselbe wie der Vorgang, der durchgeführt werden würde, um eine Übertragung eines abgesetzten Endgeräts in einem System räumlicher Teilung zu empfangen, zu demodulieren und zu decodieren. Folglich kann, in einem System räumlicher Teilung, die vorliegende Erfindung die Analyse verwenden, die bereits von der Basisstation durchgeführt worden ist, um zu bestimmen, ob Richtstrahlbildung oder Verzögerungsdiversität angewandt werden soll oder nicht. Dieser synergistische Effekt erhöht die Effizienz und die Geschwindigkeit, mit der sich die Bestimmung vornehmen lässt. Nach dem eine räumliche Signatur bestimmt worden ist, kann die räumliche Signatur des abgesetzten Endgeräts analysiert werden, um den Umfang der Streuung zu bestimmen.
Als ein alternativer oder zusätzlicher Test kann das System die Amplituden vergleichen, die an jeder Antenne empfangen werden. Dies lässt sich mithilfe der Daten von der räumlichen Signatur oder der separat berechneten Daten vornehmen, die auf den gemessenen Amplituden des Empfangssignals an jeder Antenne beruhen. Relativ gleich bleibende Amplituden an jeder Antenne legen eine saubere Sichtlinie mit minimalem Schwund bzw. Fading nahe. Große Differenzen in den Amplituden legen einen signifikanten Grad an Streuung und Mehrwegestörung nahe.
Ein weiterer zusätzlicher oder alternativer Test ist, die Bitfehlerrate (BER) des Empfangssignals 323 zu messen. Die Bitfehlerrate lässt sich aus dem Decodiervorgang des Empfangssignals im regulären Verkehrsfluss erwerben. Typisch werden die Kommunikationssignale mit irgendeiner Art von Fehlerkorrektur- oder Erkennungscode gesendet, der verwendet wird einen, die Bitfehlerrate (BER) repräsentierenden, Wert zu generieren. Für weitere Genauigkeit können die Bitfehlerraten an jeder Antenne als ein Maß von Streuung oder Mehrwegestörung verglichen werden. Gleich bleibende Bitfehlerraten an jeder Antenne legen einen klaren Signalweg nahe. Abweichende Bitfehlerraten legen signifikante Streuung nahe.
Nach Durchführung eines oder mehrerer dieser Tests kann die Basisstation bestimmen, ob sich der Empfang des abgesetzten Endgeräts durch Diversitätsübertragung 327 wahrscheinlich verbessert. Wenn sich der Empfang wahrscheinlich verbessert, dann lässt sich ein Diversitätsübertragungsmodus 329 selektieren. In diesem, Fall werden die Funksignale mithilfe eines Sendediversitätsmodus 331 gesendet. Dies lässt sich durch vollkommendes Umschalten von Modi oder, wie nachstehend beschrieben, durch Anwenden von Wichtungen auf verzögerte Signalkopien oder simultane Signalkopien vornehmen, die den Grad der Sendediversität erhöhen werden. Alternativ kann, wenn Diversitätsübertragung den Empfang am abgesetzten Endgerät nicht verbessern wird, ein Modus räumlicher Teilung selektiert werden 329 und Funksignale können gesendet werden 331, indem Richtstrahlbildung verwendet wird, die auf Signaturen räumlicher Teilung beruht. Die Richtstrahlbildung lässt sich außerdem durch Anwendung von Wichtungen variieren, die die HF-Energie fortschreitend in einer speziellen Richtung konzentrieren. Wie es auf dem Fachgebiet verstanden wird, können die Schwellwerte für diese Entscheidungen mit etwas Hysterese eingestellt werden. Typisch werden die Schwellwerte auch eingestellt Richtstrahlbildung zu begünstigen, da das System räumlicher Teilung Störung anderer abgesetzter Endgeräte reduziert.
In einer Ausführungsform weist die Basisstation sowohl einen Richtstrahlbildungsmodus als auch einen Diversitätsübertragungsmodus auf und bestimmt, aufgrund dieser Messungen, welcher Modus zu verwenden ist. Die Basisstation wird entweder den einen oder den anderen Modus als Alternativen zu einander verwenden. In einer weiteren Ausführungsform verwendet die Basisstation keine räumliche Teilung für Richtstrahlbildung, sondern sendet rundstrahlend oder in Sektoren auf konventionelle Weise. Der Diversitätsübertragungsmodus lässt sich dann als Ergänzung zur konventionellen Rundstrahl- oder Sektorübertragung einschalten. Als eine alternative Ausführungsform lässt sich die vorliegende Erfindung auf ein System anwenden, das Verzögerungsdiversität oder den Diversitätsübertragungsmodus nicht unterstützt. In diesem Fall können die Tests verwendet werden zu bestimmen, ob Richtstrahlbildung vom HF-Kanal unterstützt wird oder nicht. Wenn sich der Empfang durch Reduzieren des Grads der Richtstrahlbildung verbessern lässt, dann kann räumliche Teilung ausgeschaltet werden und es können Rundstrahl- oder Breitstrahlsignale zum Einsatz kommen. Als andere Möglichkeit kann, in Umgebungen mit einem ausreichend niedrigen Pegel von Mehrwegestörung, Richtstrahlbildung eingeschaltet werden, um räumliche Teilung zu unterstützen.
Die Diversitätsübertragung der vorliegenden Erfindung lässt sich auf verschiedene Arten erzielen. Wie oben erwähnt, kann, bei Verwendung der Mehrfachantennensendeketten räumlicher Teilung, ein Sendesignal zuerst durch eine Sendeantennenkette und dann durch die andere Sendeantennenkette gesendet werden. Dieser Vorgang lässt sich wiederholen, bis das Signal durch alle Sendeantennenketten gesendet worden ist. Im Beispiel der 1 würde dies vier separate Übertragungen der Daten, einmal durch jede der vier Sendeantennen, ergeben. Als andere Möglichkeit könnten alle vier Antennen gleichzeitig verwendet werden, um Kopien des Signals zu senden, die zeitverzögert sind. Die Größe der auf die Signale anzuwendenden Zeitverzögerung lässt sich so selektieren, dass die Fähigkeiten des Senders des abgesetzten Endgeräts bestens genutzt werden. In einem GSM-System (Globale Systeme Mobile) würde das zweite Signal drei oder vier Symbole später als das erste Signal gesendet werden. Mit D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service) würde das verzögerte Signal ca. ein Symbol nach dem Originalsignal gesendet werden. Im Allgemeinen wird die Verzögerung groß genug selektiert werden, um die zwei separaten Wellenformen zu dekorrelieren, dennoch nahe genug selektiert werden, um den zwei Wellenformen zu ermöglichen, sich am Empfänger zu kombinieren. Antennen- und Verzögerungsdiversität können außerdem, wie es auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, im Diversitätsübertragungsmodus kombiniert werden.
In einem SDMA-System ist eine weitere Diversitätswahl mithilfe des Antennensystems mit räumlicher Teilung möglich, wobei die zwei Versionen des Signals simultan oder mit Zeitverzögerung, unter Verwendung verschiedener räumlicher Signaturen, gesendet werden können. Mit anderen Worten, die Richtstrahlbildungsfähigkeit des Antennensystems lässt sich verwenden, Energie der gesendeten Wellenform in verschiedene Richtungen zu lenken. Dieser Ansatz reduziert die Gesamtenergie, die vom Antennensystem gesendet wird, und lässt dennoch zu, dass Signale entlang verschiedener Ausbreitungswege gesendet werden können. Wie bei den anderen Diversitätsplänen lässt sich dieses Signal in zwei oder mehreren Kopien senden. Solch ein Diversitätsübertragungsplan räumlicher Teilung kommt dem Senden des Signals von den Diversitätsantennen mit zwei verschiedenen Phasen- und Amplitudensignaturen gleich.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel braucht die Modusumschaltung, zwischen Richtstrahlbildungs- und Verzögerungsdiversität, kein Hartschalter sein, der entweder den einen Modus oder den anderen Modus aber nicht beide betätigt. Stattdessen können die Wichtungskoeffizienten kontinuierlich justiert werden, um das gesendete Signal, auf den Kenndaten des Empfangssignals beruhend, zu optimieren.
Beispielsweise lässt sich die Basisbandrepräsentation des Signals, das von einer Gruppe von N Antennen gesendet wird, wie folgt ausdrücken S(t) = S₁(t) + S₂(t) + S₃(t) + ... + S_N(t). Das Signal von der Antenne "n" in der Gruppe von N Antennen, wobei n von 1 bis N reicht, lässt sich wie folgt ausdrücken: Sn(t) = ans(t) + bns(t – T) + cns(t – 2T) + ... wobei a_n, b_n, c_n ... Wichtungskoeffizienten für jede verzögerte Version des Signals sind. Die Zahl der Ausdrücke a, b, c... wird von der speziellen Anwendung abhängen. Zwei Ausdrücke wurden für ein typisches städtisches zellulares Funkdatentelefoniersystem für ausreichend befunden. Die Koeffizienten werden als komplexe Zahlen ausgedrückt, wobei der reelle Teil die Größenordnung (oder Amplitude) und der imaginäre Teil die Phase ist und, wobei T das Zeitintervall zwischen den verzögerten Kopien des Signals ist und mindestens so groß, wie (1/4)(UB) sein kann, wobei B die Bandbreite der modulierten Wellenform des Informationen tragenden Signals S(t) ist.
Mithilfe der Kenndaten des vom Benutzerendgerät an einer oder mehrerer der N Antennen der Gruppe empfangenen Signals können die Größenordnung und die Phase der Koeffizienten a_n, b_n, ... kontinuierlich justiert werden, um maximale Leistung an das beabsichtigte Benutzerendgerät zu liefern und um minimale Leistung an alle anderen Benutzerendgeräte zu liefern, die sich das System teilen. Es gibt mehrere alternative Wege die Koeffizienten zu selektieren. Einige Möglichkeiten sind nachstehend beschrieben:
Wenn das vom Benutzerendgerät an einer Antenne empfangene Signal in der Amplitude oder Phase über Zeit auf eine Art und Weise variiert, die im Widerspruch zu den intrinsischen Kenndaten des vom mobilen Endgerät gesendeten Signals steht, dann wird die relative Größenordnung b_n, c_n, ... vergrößert. Dies hat einen Effekt auf das Einschalten der Verzögerungsdiversität. Sowie die Widersprüchlichkeit zunimmt, können die Koeffizienten für weitere verzögerte Kopien (c_n, d_n, ...) noch größer gemacht werden.
Wenn die relative Größenordnung oder die relative Phase oder beide der Signale, die vom Benutzerendgerät an den Empfangsantennen empfangen werden, eine breite Streuung von Signalankunftswinkeln nahe legt, dann kann die relative Größenordnung von b_n, größer gemacht werden. Diese relative Messung kann durch Vergleichen der Größenordnung und der Phase des Signals vorgenommen werden, wie es an jeder der Empfangsantennen empfangen wird. Umgekehrt, wenn die relative Größenordnung oder die relative Phase des Signals, das vom Benutzerendgerät an den Empfangsantennen empfangen wird, eine schmale Streuung von Signalankunftswinkeln vom Benutzerendgerät nahe legt, dann wird die relative Größenordnung von b_n, kleiner gemacht.
Wenn das an einer der Antennen empfangene Signal verzögerte Kopien des vom Benutzerendgerät gesendeten Signals enthält, dann kann die relative Größenordnung von b_n kleiner gemacht werden. Dies reduziert die Verzögerungsdiversität und lässt zu, dass Signale mit einer starken räumlichen Signatur gesendet werden können. Wenn ein Benutzer, in der Praxis, nicht mit Verzögerungsdiversität sendet, aber das Signal mit verzögerten Kopien empfangen wird, dann werden die verzögerten Kopien durch den Weg zwischen Sender und Empfänger geschaffen. Es ist dann wahrscheinlich, dass derselbe Weg in umgekehrter Richtung verzögerte Kopien eines von der Basisstation gesendeten Einzelsignals produzieren wird, wenn es vom Benutzerendgerät empfangen wird. Jede vom Sender eingeführte Verzögerungsdiversität ist redundant. Außerdem, wenn Verzögerungsdiversität zu stark angewandt wird, dann könnten zu viele verzögerte Kopien des Signals vorhanden sein, um vom Benutzerendgerät leicht aufgelöst zu werden. In einer Ausführungsform werden verzögerte Kopien in Betracht gezogen, wo die Verzögerung (1/4)(1/B) überschreitet, d.h. ein Viertel des Reziprokwerts der Bandbreite der modulierten Wellenform des Funksignals.
Die oben nahe gelegten Prozeduren zum Bestimmen relativer Amplituden von a_n und b_n werden durch viele mögliche andere Prozeduren zum Wählen der zugehörigen Phasen ergänzt. In einer Ausführungsform werden die Phasen für das erste Signal und die verzögerte Kopie aus den Komponenten der Gruppensammelleitung ausgewählt, die signifikante Energie zur räumlichen Signatur der Aufwärtsverbindung beitragen. Den Gruppenverteiler kann man sich als den Satz möglicher räumlicher Signaturen aus einem einzelnen Ankunftsrichtungsteil eines Signals vorstellen.
Ein spezielles Beispiel kann zur Veranschaulichung der oben beschriebenen Prinzipien herangezogen werden. In einer Ausführungsform könnte die Antenne aus vier unabhängigen Patchantennen, wie in der 1 gezeigt, bestehen. Die Antennen sind alle koaxial in einer linearen Gruppe ausgerichtet, um einen Einzelsektor eines Tri-Sektor-Standorts zu unterstützten. Signale vom Benutzerendgerät werden von diesen Antennen empfangen und die relative Amplitude und Phase (d.h. die räumliche Signatur) des Benutzerendgerätsignals an den vier Antennen wird berechnet.
Bei GSM-Systemen lässt sich die räumliche Signatur durch kohärentes Abwärtsumsetzen des Signals an jeder Antenne auf Basisband oder nahe Basisband, beispielsweise mithilfe eines Überlagerungs- bzw. Heterodynempfängers und dann gleichzeitiges Digitalisieren der abwärts umgesetzten Signale, berechnen. In GSM-Systemen ist ein gewisser Teil des vom Benutzerendgerät gesendeten Signals bekannt. Jedes abgetastete Signal kann mit diesem bekannten Signal verglichen oder gegen dieses korreliert werden, um die Phase und Amplitude zu bestimmen, um die das bekannte Signal skaliert ist. Die resultierenden Skalierfaktoren, einer für jede Antenne, können als die räumliche Signatur des Signals an der Antennengruppe verwendet werden. Jeder Faktor weist eine Phasenkomponente und eine Amplituden- oder Größenordnungskomponente auf.
In dieser Ausführungsform kann die räumliche Signatur, ungeachtet, wie sie bestimmt wird, dann mit Einträgen in einer Tabelle räumlicher Signaturen verglichen werden. In dieser Tabelle entspricht jeder Eintrag der räumlichen Signatur, die von einem ungerichteten Signal beobachtet werden würde und es gibt einen Eintrag für jede von mehreren verschiedenen Richtungen. Der Vergleich lässt sich, beispielsweise, durch Berechnung des normalisierten inneren Produkts, I_nomiaiized, der beobachteten räumlichen Signatur für das Vierantennensystem, e = (e₁, e₂, e₃, e₄) mit einem Eintrag der Tabelle f = (f₁, f₂, f₃, f₄) wie folgt durchführen: Inormalized (e, f) = |(e1*f1 + e2*f2 + e3*f3 + e4*f4)|/((e1*e1 + e2*e2 + e3*e3 + e4*e4)1/2(f1*f1 + f2*f2 + f3*f3 + f4*f4))wobei |e_n| den Absolutwert von e_n anzeigt und e_n* die konjugierte komplexe Zahl von e_n anzeigt. Wie oben beschrieben haben die räumlichen Signaturausdrücke e_n und f_n jeweils eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente. Für mathematische Zweckmäßigkeit können sie als komplexe Zahlen angesehen werden, wobei die Amplitude der reelle Teil ist und die Phase der imaginäre Teil ist.
Wenn das größte derartige innere Produkt I_max, das einer räumlichen Signatur e entspricht, über einem Schwellwert D ist, dann wird das von der Basisstation in Richtung des Benutzerendgeräts gesendete Signal aus einer einzelnen Verzögerungskomponente bestehen, d.h., es werden nur ein Signal und keine Echos vorhanden sein und die auf die Antennen angewandten Wichtungen werden anhand der räumlichen Signatur des Empfangssignals berechnet. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass D = 0,8 ein angemessener Schwellwert in einem GSM-Zellulartelefonsystem ist und die Wichtungen können den konjugierten komplexen Zahlen der räumlichen Signatur entsprechen, die für irgendeine Phasen- oder Amplitudenverzerrung in der Sendekette jeder Antenne vorkompensiert sind. Um irgendwelche Echos zu eliminieren, werden die Wichtungskoeffizienten a_n, b_n, c_n usw. alle außer einem auf null eingestellt. Um Verzögerungen bei der Übertragung zu eliminieren, wird typisch das erste nicht verzögerte Signal gesendet. Daher werden a_n auf eins und die anderen Koeffizienten auf null eingestellt.
Wenn das größte derartige innere Produkt I_max, das einer räumlichen Signatur e entspricht, unter dem Schwellwert D liegt, dann wird Verzögerungsdiversität allmählich hinzugefügt. Der Wichtungskoeffizient a_n wird, in diesem Fall, auf die räumliche Signatur des Tabelleneintrags mit dem größten normalisierten Punktprodukt mit der räumlicher Signatur des Benutzerendgeräts eingestellt. Der Koeffizient b_n wird proportional auf einen Tabelleneintrag mit einer normalisierten räumlichen Signatur größer als irgendein Schwellwert D2 eingestellt; beispielsweise ist D2 = 0,7 angemessen. Wenn mehr als ein solcher Eintrag vorliegt, kann er zufällig aus der Kandidatenliste gewählt werden. Der Korrelationswert für diesen Eintrag kann durch I_delay und seine räumliche Signatur kann durch a_delay bezeichnet werden.
Bei einem Zweisignalsystem, ohne weitere Wichtungen c_n, d_n, ..., kann der Proportionalitätsfaktor |b|/|a| zwischen den zwei Wichtungskoeffizienten so gewählt werden, dass |b|/|a| angemessen ist. Das heißt, in stark streuenden Umgebungen sollte das Verhältnis |b|/|a| nahe eins sein, wogegen es in nur geringfügig streuenden Umgebungen nahe null sein sollte. Ein Verfahren für das Selektieren der Proportionalität |b|/|a| ist, |a| = 1 zu wählen und |b| wie folgt zu bestimmen: |b| = |a|(Idelay – INormalized(amax, adelay))/(Imax – INormalized(amax, adelay))
Das heißt der Betrag, um den I_delay das normalisierte Punktprodukt zwischen a_max und a_adelay überschreitet, normalisiert auf den Fall, wo I_max gleich I_delay ist. Diese Formel produziert das wünschenswerte Ergebnis, dass, wenn I_delay =I_Normalized (a_max, a_delay) dann wird b als null gewählt, wogegen, wenn I_delay = I_max, wird b in der Größenordnung gleich a gewählt. Nach dem die geeigneten Wichtungskoeffizienten bestimmt worden sind, wird irgendeine Korrektur, die zum Regeln des tatsächlichen von jeder Antenne gesendeten Signals benötigt wird, auf die Wichtungen a und b angewandt und das Verzögerungsdiversitätssignal gesendet.
In der obigen Beschreibung werden, für Erläuterungszwecke, zahlreiche spezielle Details dargelegt, um für ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Doch wird es für einen Fachmann offenkundig sein, dass die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Details praktiziert werden könnte. In anderen Fällen sind gut bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Form von Blockdiagrammen gezeigt.
Die vorliegende Erfindung umfasst verschiedene Schritte. Die Schritte der vorliegenden Erfindung könnten durch Hardwarekomponenten, wie beispielsweise jene, die in den 1 und 2 gezeigt sind, durchgeführt werden oder könnten in maschinenausführbaren Befehlen enthalten sein, die verwendet werden könnten, um zu bewirken, dass ein Universal- oder Spezialprozessor oder Logikschaltungen, wie beispielsweise ein mit den Befehlen programmierter Digitalsignalprozessor (DSP), die Schritte ausführt. Als andere Möglichkeit könnten die Schritte durch eine Kombination von Hardware und Software ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung könnte als ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, dass ein maschinenlesbares Medium einschließen könnte, auf dem Befehle gespeichert sind, die verwendet werden könnten einen Computer (oder andere elektronische Vorrichtungen) zu programmieren, einen Vorgang nach der vorliegenden Erfindung auszuführen. Das maschinenlesbare Medium könnte Magnetdisketten, optische Speicherplatten CD-ROMs und magneto-optische Platten, ROMs, RAMS, EPROMs, EEPROMs, Magnet- oder optische Karten, Flash-Speicher oder anderen Mediatyp oder ein anderes maschinenlesbares Medium umfassen, das zum Speichern elektronischer Befehle geeignet ist, ist aber nicht darauf beschränkt. Überdies könnte die vorliegende Erfindung auch als ein Computerprogrammprodukt heruntergeladen werden, wobei das Programm von einem abgesetzten Computer auf einen Abfragecomputer mittels Datensignalen, die in einer Trägerwelle oder einem anderen Fortpflanzungsmedium enthalten sind, über eine Kommunikationsverbindung (z.B. eine Modem- oder Netzwerkverbindung) transferiert wird.
Wesentlich kann sie, obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang eines drahtlosen zellularen Datensystems für mobile abgesetzte Endgeräte beschrieben worden ist, auf eine breite Palette verschiedener drahtloser Systeme angewandt werden, in denen Daten ausgetauscht werden. Derartige Systeme umfassen Sprach-, Video-, Musik-, Rundfunkdatensysteme und andere Arten von Datensystemen mit oder ohne externe Verbindungen. Jegliche, als von der Basisstation ausgeführt beschriebene, Aktionen können vom abgesetzten Endgerät ausgeführt werden. Außerdem ist es nicht erforderlich, dass eine Basisstation vorhanden ist und ein abgesetztes Endgerät, Peer-to-Peer-, Master-Slave-, und Client-Server-Kommunikationen können ebenso unterstützt werden. Die vorliegende Erfindung kann sowohl auf feste Benutzerendgeräte als auch auf Endgeräte geringer und hoher Mobilität angewandt werden. Viele der Verfahren sind hierin in einer elementaren Form beschrieben, aber Schritte können irgendeinem der Verfahren hinzugefügt oder daraus gestrichen werden und Informationen können irgendwelchen der beschriebenen Meldungen hinzugefügt oder von diesen entfernt werden, ohne vom grundlegenden Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Fachleuten wird offenkundig sein, dass viele weitere Modifikationen und Anpassungen vorgenommen werden können. Die speziellen Ausführungsformen sind nicht bereitgestellt die Erfindung zu beschränken, sondern sie zu veranschaulichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch die bereitgestellten spezifischen Beispiele, sondern nur durch die nachstehenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Verfahren umfassend: Empfangen (311) eines Funksignals von einem abgesetzten Endgerät an einer Mehrheit von Antennen (101); Vergleichen von Kenndaten (321, 325) des Empfangssignals wie an der Mehrheit von Antennen empfangen; Bestimmen (327) ob Empfang von Funksignalen, die an das abgesetzte Endgerät gesendet werden, wahrscheinlich durch Diversitätsübertragung, beruhend auf besagten Vergleichen von Kenndaten des Empfangssignals, verbessert wird; und Senden (331) von Funksignalen an das abgesetzte Endgerät mithilfe von Diversität, wenn der Empfang wahrscheinlich verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Vergleichen von Kenndaten das Bestimmen einer räumlichen Signatur des Empfangssignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei Vergleichen von Kenndaten das Bestimmen relativer Phasen und Amplituden des Empfangssignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bestimmen das Schätzen einer Streugröße des Empfangssignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bestimmen das Schätzen eines Mehrwegestörungspegels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Senden das Senden eines Funksignal von zwei verschiedenen, mit Abstand angeordneten, Antennen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Senden das Senden eines Funksignals zu zwei verschiedenen Zeiten umfasst, wobei die Zeiten, um mindestens die Dauer eines Viertels des Reziprokwertes der Bandbreite der modulierten Wellenform des Funksignals, Abstand von einander haben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Senden das Senden eines Funksignals von der Mehrheit der Antennen mit zwei verschiedenen Phasen- und Amplitudensignaturen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Senden das Senden eines Funksignals von der Mehrheit von Antennen mit zwei verschiedenen Sätzen von Richtstrahlbildungswichtungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Senden das Einstellen von Sendewichtungen für ein erstes Signal und mindestens einer verzögerten Diversitätssignalkopie, auf der Bestimmung beruhend, umfasst, sodass die verzögerte Diversitätssignalkopie eine Wichtung größerer Größenordnung erhält, wenn es wahrscheinlich ist, dass der Empfang verbessert wird und eine Wichtung geringerer Größenordnung erhält, wenn es wahrscheinlich ist, dass der Empfang nicht verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Senden weiter Senden mithilfe einer räumlichen Signatur für das erste Signal und die mindestens eine verzögerte Diversitätssignalkopie umfasst.
Verfahren umfassend: Empfangen (311) eines Funksignals von einem abgesetzten Endgerät; Messen (315) von Kenndaten des Empfangssignals; Selektieren erster Richtstrahlbildungs-Wichtungskoeffizienten, die auf ein an das abgesetzte Endgerät zu sendendes Signal anzuwenden sind, wobei besagte Selektion besagte gemessenen Kenndaten des Empfangssignals verwendet; und Selektieren zweiter Wichtungskoeffizienten, die auf eine oder mehrere verzögerte oder simultane Kopien des Signals anzuwenden sind, das an das abgesetzte Endgerät zu senden ist, wobei besagte Kopien für Sendediversität des besagten zu sendenden Signals sind, wobei besagte Selektion besagte gemessene Kenndaten des Empfangssignals verwendet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Selektieren das Schätzen einer räumlichen Signatur des empfangenen Signals durch Vergleichen relativer Phasen und Amplituden des Empfangssignals, wie an einer Mehrheit von Antennen empfangen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Selektieren das Schätzen einer Streugröße des Empfangssignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Selektieren das Bestimmen eines Mehrwegestörungspegels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Selektieren das Messen einer Signalqualität des Empfangssignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Selektieren weiter das Messen einer Signalqualität des Empfangssignals an einer Mehrheit von Antennen und Vergleichen der gemessenen Signalqualitäten miteinander umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Messen weiter das Messen der Empfangssignalamplitude an einer Mehrheit von Antennen umfasst und, wobei Selektieren das Vergleichen der gemessenen Amplituden miteinander umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei besagte zweite Wichtungskoeffizienten auf eine verzögerte Kopie des gesendeten Signals angewandt werden, wobei die Sendediversität zunimmt sowie die Größenordnung der ersten und zweiten Wichtungskoeffizienten vergleichmäßigt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die verzögerte Kopie von einer Antenne gesendet wird, die mit Abstand von der Antenne angeordnet ist, die das erste Übertragungssignal sendet.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die verzögerte Kopie um mindestens die Dauer eines Viertels des Reziprokalwertes der Bandbreite der modulierten Wellenform des Funksignals verzögert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 12, wobei das empfangene Funksignal sich an eine Norm anpasst mindestens eines der Systeme TDMA, GSM, DAMPS, CDMA, FDMA und TDD beruht.
Maschinenlesbares Medium, auf dem Daten gespeichert sind, die Instruktionen repräsentieren, die, wenn von einer Maschine ausgeführt, bewirken, dass die Maschine das Verfahren eines beliebigen der vorhergehenden Ansprüche durchführt.
Vorrichtung umfassend: eine Mehrheit von Antennen (103) zum Empfangen eines Funksignals von einem abgesetzten Endgerät; einen Prozessor zum Vergleichen von Kenndaten des Empfangssignals wie an der Mehrheit von Antennen (103) empfangen, um zu bestimmen, ob der Empfang von Funksignalen, die an das abgesetzte Endgerät gesendet wurden, wahrscheinlich durch Diversitätsübertragung, beruhend auf den Vergleichen von Kenndaten der Empfangssignale verbessert wird und um Diversitätsübertragung für Funksignale zu selektieren, die an das abgesetzte Endgerät zu senden sind, wenn es wahrscheinlich ist, dass der Empfang verbessert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei Vergleichen von Kenndaten das Bestimmen einer räumlichen Signatur des Empfangssignals umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 24, die weiter zwei verschiedene mit Abstand angeordnete Antennen umfasst, von denen sich Funksignale mit Diversität senden lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Diversitätsübertragung ein erstes Signal und mindestens eine verzögerte Kopie des ersten Signals umfasst.
Vorrichtung umfassend: eine Empfangsgruppe, um ein Funksignal von einem abgesetzten Endgerät zu empfangen; einen Prozessor zum Messen von Kenndaten des Empfangssignals; zum Selektieren erster Richtstrahlbildungs-Wichtungskoeffizienten, die auf ein Signal anzuwenden sind, das an das abgesetzte Endgerät gesendet werden soll, wobei besagte Selektion besagte gemessenen Kenndaten des Empfangssignals verwendet; und zum Selektieren zweiter Wichtungskoeffizienten, die auf eine oder mehrere verzögerte oder simultane Kopien besagten Signals anzuwenden sind, das an das abgesetzte Endgerät gesendet werden soll, wobei besagte Kopien für Sendediversität des besagten zu sendenden Signals sind, wobei besagte Selektion besagte gemessenen Kenndaten des Empfangssignals verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Prozessor besagte zweite Wichtungskoeffizienten auf eine verzögerte Kopie des gesendeten Signals anwendet, wobei die Sendediversität zunimmt sowie die Größenordnung der ersten und zweiten Wichtungskoeffizienten vergleichmäßigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 24 oder Anspruch 28, wobei die Vorrichtung in mindestens einem von einem TDMA-, GSM-, DAMPS-, CDMA-, FDMA- und TDD-Funkkommunikationssystem enthalten ist.