DE69736743T2

DE69736743T2 - Verfahren und einrichtung für richtfunkkommunikation

Info

Publication number: DE69736743T2
Application number: DE69736743T
Authority: DE
Inventors: Marcos Katz
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: WO1998036595A1; DE69736743D1; EP0898850A1; US6321082B1; ES2271966T3; JP2000509944A; AU725331B2; EP0898850B1; AU1872897A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Richtfunkübertragung, bei welcher Signale zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station nur in bestimmten Richtungen gesendet werden können. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, ist die Erfindung auf zellulare Kommunikationsnetze anwendbar, die Vielfachzugriff im Raummultiplex verwenden.
Bei den gegenwärtig implementierten zellularen Kommunikationsnetzen ist eine Basissendeempfangsstation (BTS für engl. base transceiver station) vorgesehen, welche Signale, die für eine gewisse Mobilstation (MS) bestimmt sind, welche ein Mobiltelefon sein kann, überall in einer Zelle oder einem Zellsektor sendet, die durch diese Basissendeempfangsstation versorgt werden. Es wurden nun jedoch Systeme mit Vielfachzugriff im Raummultiplex (SDMA für engl. space division multiple access) vorgeschlagen. In einem System mit Vielfachzugriff im Raummultiplex sendet die Basissendeempfangsstation Signale, die für eine gewisse Mobilstation bestimmt sind, nicht überall in der Zelle oder dem Zellsektor, sondern sie sendet das Signal nur in der Strahlrichtung, von welcher ein Signal von der Mobilstation empfangen wird. SDMA-Systeme können es der Basissendeempfangsstation auch ermöglichen, die Richtung zu bestimmen, von welcher Signale von der Mobilstation empfangen werden.
SDMA-Systeme können es ermöglichen, dass etliche Vorteile gegenüber bestehenden Systemen erreicht werden. Konkret kann, da der durch die BTS gesendete Strahl nur in einer bestimmten Richtung gesendet werden und demgemäß verhältnismäßig eng gebündelt sein kann, die Leistung des Sendeempfängers in diesen eng gebündelten Strahl konzentriert werden. Es wird angenommen, dass dies sowohl bei den Signalen, die von der Basissendeempfangsstation gesendet werden, als auch bei den Signalen, die durch die Basissendeempfangsstation empfangen werden, zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis führt. Außerdem kann als Ergebnis der Richtfähigkeit der Basissendeempfangsstation eine Verbesserung des Signal-Störungs-Verhältnisses des Signals, das durch Basissendeempfangsstation empfangen wird, erreicht werden. Zudem ermöglicht in der Senderichtung die Richtfähigkeit der BTS, dass die Energie in einen eng gebündelten Strahl konzentriert wird, derart dass das Signal, das an die BTS gesendet wird, weit entfernt gelegene Mobilstationen mit niedrigeren Leistungspegeln erreichen kann, als durch eine herkömmliche BTS benötigt werden. Dies kann es Mobilstationen ermöglichen, bei größeren Entfernungen von der Basissendempfangsstation erfolgreich zu funktionieren, was wiederum bedeutet, dass die Größe jeder Zelle oder jedes Zellsektors des Zellularnetzes erweitert werden kann. Infolge einer größeren Zellgröße kann auch de Anzahl von erforderlichen Basissendempfangsstationen verringert werden, was zu niedrigeren Netzkosten führt. SDMA-Systeme benötigen im Allgemeinen eine Anzahl von Antennenelementen, um die erforderliche Mehrzahl von verschiedenen Strahlrichtungen zu erreichen, in welchen Signale gesendet und empfangen werden können. Die Bereitstellung einer Mehrzahl von Antennenelementen erhöht die Empfindlichkeit der BTS für empfangene Signale. Dies bedeutet, dass größere Zellgrößen den Empfang von Signalen durch die BTS von Mobilstationen nicht negativ beeinflussen.
SDMA-Systeme können auch die Kapazität des Systems erhöhen, das heißt die Anzahl von Mobilstationen, welche gleichzeitig durch das System unterstützt werden können, wird erhöht. Dies ist auf die gerichtete Natur der Kommunikation zurückzuführen, was bedeutet, dass die BTS weniger Störung von Mobilstationen in anderen Zellen aufnimmt, welche dieselbe Frequenz benutzen. Die BTS erzeugt bei Kommunikation mit einer bestimmten MS in der zugehörigen Zelle weniger Störung für andere Mobilstationen in anderen Zellen, welche dieselbe Frequenz benutzen.
Letztendlich wird angenommen, dass die SDMA-Systeme es ermöglichen, dass dieselbe Frequenz benutzt wird, um an zwei oder auch mehr verschiedene Mobilstationen zu senden, welche an verschiedenen Aufenthaltsorten innerhalb derselben Zelle angeordnet sind. Dies kann zu einer erheblichen Zunahme des Aufkommens von Verkehr führen, welcher durch die Zellularnetze übertragen werden kann.
SDMA-Systeme können in analogen und digitalen Zellularnetzen implementiert werden, und sie können in die verschiedenen bestehenden Standards, wie beispielsweise GSM, DCS 1800, TACS, AMPS und NMT, eingebunden werden. SDMA-Systeme können auch in Verbindung mit anderen bestehenden Vielfachzugrifftechniken, wie beispielsweise dem Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA für engl. time division multiple access), Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA für engl. code division multiple access) und Vielfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA für engl. frequency division multiple access), verwendet werden.
Das Problem bei SDMA-Systemen ist, dass die Richtung bestimmt werden muss, in welcher Signale an eine Mobilstation gesendet werden sollen. Unter gewissen Umständen wird ein verhältnismäßig eng gebündelter Strahl verwendet, um ein Signal von einer Basissendeempfangsstation an eine Mobilstation zu senden. Daher muss die Richtung dieser Mobilstation einigermaßen genau eingeschätzt werden. Bekanntlich folgt ein Signal von einer Mobilstation im Allgemeinen mehreren Wegen zur BTS. Diese Mehrzahl von Wegen wird im Allgemeinen als Mehrwege bezeichnet. Ein bestimmtes Signal, welches durch die Mobilstation gesendet wird, kann infolge dieser Mehrwegeffekte also durch die Basissendeempfangsstation von mehr als einer Richtung empfangen werden.
Ein zusätzliches Problem ist, dass die Richtung, in welcher ein Signal durch die BTS an die Mobilstation zu senden ist, auf der Basis der Aufwärtsverbindungssignale bestimmt wird, die durch die BTS von der Mobilstation empfangen werden. Die Frequenzen der Abwärtsverbindungssignale, die von der Mobilstation an die BTS gesendet werden, unterscheiden sich jedoch von den Frequenzen, die für die Signale verwendet werden, die durch die BTS an die Mobilstation gesendet werden. Der Unterschied der Frequenzen, die in den Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungssignalen verwendet werden, bedeutet, dass das Verhalten des Kanals in der Abwärtsverbindungsrichtung sich vom Verhalten des Kanals in der Aufwärtsverbindungsrichtung unterscheiden kann. Demnach ist die beste Richtung, die für die Aufwärtsverbindungssignale bestimmt wird, nicht immer die beste Richtung für die Abwärtsverbindungssignale.
WO 96/37969 betrifft ein Verfahren zum Senden eines Pilotsignals in einem zellularen Funksystem, welches in jeder Zelle wenigstens eine Basisstation umfasst, die mit Mobilstationen kommuniziert, die sich innerhalb ihres Bereichs befinden, wobei die Bassstationen ein Pilotsignal an die Mobilstationen senden, und wobei das System wenigstens eine Basisstation umfasst, welche durch Verwenden von Strahlungsmustern, die sich mit der Zeit ändern, an die Mobilstationen sendet. Um eine so wirksame Verwendung des Pilotsignals als möglich zu erreichen, umfasst das System wenigstens eine Basisstation, welche Mittel zum Senden eines Pilotsignals durch Verwenden eines ziemlich eng gebündelten, sich ändernden Antennenstrahls und Mittel zum derartigen Steuern des Winkels der größten Verstärkung des Antennenstrahls, dass der Antennenstrahl den Zellbereich abtastet, umfasst.
In WO 96/379696 werden Mehrwegleitwege sowohl in den Aufwärtsverbindungs- als auch Abwärtsverbindungsrichtungen als im Wesentlichen symmetrisch angesehen, und entsprechend meistert dieses Dokument die zuvor identifizierten Probleme nicht.
Es ist daher ein Ziel von bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, auf diese Schwierigkeiten einzugehen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Richtfunkübertragung in einem Mobilkommunikationsnetz zwischen einer ersten Station und einer zweiten, mobilen Station bereitgestellt, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:
Empfangen an der ersten Station von Übertragungsdaten, die durch die zweite Station gesendet werden, wobei die Übertragungsdaten sich über einen oder mehr einer Mehrzahl von Signalwegen fortbewegen können und als ein Satz von Signalen von einer oder mehreren einer Mehrzahl von verschiedenen Strahlrichtungen empfangen werden;
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst:
Bestimmen einer ersten Strahlrichtung, die der Strahlrichtung entspricht, von welcher ein erstes der Signale durch die erste Station empfangen wird, und einen kürzesten der Signalwege darstellt, und einer zweiten Strahlrichtung, von welcher eines der Signale mit der größten Signalstärke empfangen wird; und
wobei die erste und zweite Strahlrichtung verschieden sind und Übertragungsdaten von der ersten Station zur zweiten Station in beiden der ersten und der zweiten Strahlrichtungen gesendet werden.
Durch Senden von Übertragungsdaten sowohl in den ersten als auch zweiten Strahlrichtungen wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass das Signal von der ersten Station die zweite Station erreicht. Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Definierens an der ersten Station einer Mehrzahl von Strahlrichtungen zum Senden eines Strahlungsbündels, wobei jede der Strahlrichtungen individuell auswählbar ist.
Beim Bestimmungsschritt wird wenigstens eine der ersten und zweiten Strahlrichtungen aus der jeweiligen Kanalimpulsantwort bestimmt. Die Kanalimpulsantwort kann für jeden der Sätze von Signalen bestimmt werden. Die bestimmten Kanalimpulsantworten können dann verglichen werden, um wenigstens eine der ersten und zweiten Strahlrichtungen zu bestimmen.
Die Kanalimpulsantwort kann durch Korrelieren eines bekannten Abschnitts der Übertragungsdaten in jedem der Signale, die an der ersten Station empfangen werden, mit einer Referenzversion dieses bekannten Abschnitts bestimmt werden.
Das Verfahren kann den Schritt des Überwachens eines Entfernungsparameters, der für die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Stationen kennzeichnend ist, umfassen, wobei, wenn der Unterschied zwischen den ersten und zweiten Stationen kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Übertragungsdaten, die an die zweite Station gesendet werden, von der ersten Station in einer Vielzahl von Strahlrichtungen an die zweite Station gesendet werden.
Vorzugsweise werden, wenn die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Stationen kleiner als der vorbestimmte Wert ist, Übertragungsdaten mit einem verhältnismäßig niedrigen Leistungspegel an die zweite Station gesendet und, wenn die Entfernung größer als der vorbestimmte Wert ist, werden die Übertragungsdaten mit einem höheren Leistungspegel gesendet. Demnach werden bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dann, wenn die Entfernung zwischen der ersten und der zweiten Station größer als die kritische Entfernung ist, Übertragungsdaten in den ersten und zweiten Strahlrichtungen mit einer verhältnismäßig hohen Leistung gesendet, wobei eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Strahlen verwendet wird. Wenn andererseits die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Stationen kleiner als die vorbestimmte Entfernung ist, dann werden die Übertragungsdaten von der ersten an die zweite Station in einer Vielzahl von Strahlrichtungen gesendet, um einen breiten Streuungswinkel zu erreichen. Unter diesen letzteren Umständen ist der Leistungspegel der Übertragungsdaten, die über die Vielzahl von Strahlrichtungen gesendet werden, verhältnismäßig niedrig. Es sollte zu erkennen sein, dass durch Verwenden von niedriger Leistung die Gefahr von Gleichkanalstörungen verringert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine erste Station zur Richtfunkübertragung in einem Mobilkommunikationsnetz mit einer zweiten, mobilen Station, wobei die erste Station umfasst:
Empfangsmittel zum Empfangen von Übertragungsdaten, die durch die zweite Station gesendet werden, wobei die Übertragungsdaten sich über einen oder mehr einer Mehrzahl von Signalwegen fortbewegen können und als ein Satz von Signalen von einer oder mehreren einer Mehrzahl von verschiedenen Strahlrichtungen empfangen werden;
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Station ferner umfasst:
Bestimmungsmittel zum Bestimmen einer ersten Strahlrichtung, die der Strahlrichtung entspricht, von welcher ein erstes der Signale durch die Station empfangen wird, und einen kürzesten der Signalwege darstellt, und einer zweiten Strahlrichtung, die der Strahlrichtung entspricht, von welcher eines der Signale mit der größten Signalstärke empfangen wird;
Sendemittel zum Senden von Übertragungsdaten an eine zweite Station; und
Steuermittel zum Steuern der Richtung, in welcher die Übertragungsdaten gesendet werden, wobei, wenn die ersten und zweiten Strahlrichtungen verschieden sind, das Sendemittel durch die Steuermittel so gesteuert wird, dass es die Übertragungsdaten in den ersten und zweiten Strahlrichtungen sendet.
Das Sendemittel ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es eine Mehrzahl von Strahlrichtungen zum Senden eines Strahlungsbündels bereitstellt, wobei jede der Strahlrichtungen individuell auswählbar ist.
Das Sendemittel kann eine Antennengruppe umfassen, welche so ausgelegt ist, dass sie eine Mehrzahl von Strahlen in einer Mehrzahl von verschiedenen Richtungen bereitstellt. Die Antennengruppe kann eine phasengesteuerte Gruppe sein, oder sie kann alternativerweise eine Gruppe von einzelnen Richtantennenelementen sein. Dieselbe Antennengruppe kann auch verwendet werden, um Signale zu empfangen. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Empfangsmittel eine getrennte Antennengruppe umfassen können.
Es sollte zu erkennen sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere auf zellulare Kommunikationsnetze anwendbar sind, in welchen die erste Station eine Basisstation ist. Es sollte jedoch zu erkennen sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch eine Anwendung für andere Richtfunkübertragungssysteme haben.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und im Hinblick darauf, wie dieselbe in die Tat umgesetzt werden kann, wird nun als Beispiel auf die folgenden Bezeichnungen Bezug genommen, wobei:
1 eine schematische Ansicht einer Basissendeempfangsstation (BTS) und ihre zugehörigen Zellsektoren darstellt;
2 eine vereinfachte Darstellung einer Antennengruppe der Basissendeempfangsstation darstellt;
3 das Strahlmuster darstellt, das durch die Antennengruppe von 2 bereitstellt wird;
4 eine schematische Ansicht des Digitalsignalprozessors von 2 darstellt; und
5 die Kanalimpulsantwort für vier von acht Kanälen veranschaulicht.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, in welcher drei Zellsektoren 2 dargestellt sind, die eine Zelle eines zellularen Mobilfunknetzes definieren. Die drei Zellsektoren 2 werden durch jeweilige Basissendeempfangsstationen (BTS) versorgt. Drei getrennte Basissendeempfangsstationen sind am selben Standort vorgesehen. Jede BTS 4 weist einen getrennten Sendeempfänger auf, welcher Signale an eine jeweilige der drei Sektorzellsektoren 2 sendet und davon empfängt. Demnach ist eine fest zugeordnete Basissendempfangsstation für jeden Zellsektor 2 vorgesehen. Jede BTS 4 ist demnach dazu imstande, mit Mobilstationen (MS), wie beispielsweise Mobiltelefonen, welche sich in den jeweiligen Zellsektoren 2 befinden, zu kommunizieren.
Die vorliegende Erfindung wird im Kontext eines GSM-Netzes (GSM für engl. Globales System für mobile Kommunikation) beschrieben. Im GSM-System wird ein F/TDMA- oder System mit Vielfachzugriff im Frequenz/Zeitmultiplex verwendet. Daten werden zwischen der BTS 4 und der MS in Blöcken übertragen. Die Datenblöcke umfassen eine Einstellfolge, welche eine bekannte Folge von Daten ist. Der Zweck der Einstellfolge wird im Folgenden beschrieben. Jeder Datenblock wird in einem bestimmten Frequenzband in einem vorbestimmten Zeitschlitz in diesem Frequenzband gesendet Die Verwendung einer Richtantennengruppe ermöglicht es auch, einen Vielfachzugriff im Raummultiplex zu erreichen. Demnach wird in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jeder Datenblock in einem bestimmten Frequenzband, in einem bestimmten Zeitschlitz und in einer bestimmten Richtung gesendet. Ein zugeordneter Kanal kann für einen bestimmten Datenblock definiert werden, der auf der bestimmten Frequenz, in dem bestimmten Zeitschlitz und in der bestimmten Richtung gesendet wird. Wie im Folgenden genauer erörtert wird, wird in einigen Ausführungsformen derselbe Datenblock im selben Frequenzband und im selben Zeitschlitz, aber in zwei verschiedenen Richtungen gesendet.
2 stellt eine schematische Ansicht einer Antennengruppe 6 einer BTS 4 dar, welche als ein Sendeempfänger fungiert. Es sollte zu erkennen sein, dass die Gruppe 6, die in 2 dargestellt ist, nur einen der drei Zellsektoren 2 versorgt, die in 1 dargestellt sind. Andere zwei Antennengruppen 6 sind vorgesehen, um die beiden anderen Zellsektoren 2 zu versorgen. Die Antennengruppe 6 weist acht Antennenelemente a₁...a₈ auf. Die Elemente a₁...a₈ sind so angeordnet, dass sie einen Abstand von einer halben Wellenlänge zwischen jedem Antennenelement a₁...a₈ aufweisen, und sie sind in einer horizontalen Reihe in gerader Linie angeordnet. Jedes Antennenelement a₁...a₈ ist so ausgelegt, dass es Signale senden und empfangen kann, und es kann jede geeignete Konstruktion aufweisen. Jedes Antennenelement a₁...a₈ kann eine Dipolantenne, eine Flachantenne oder jede andere geeignete Antenne sein.
Bekanntlich wird jedes Antennenelement a₁...a₈ der phasengesteuerten Gruppenantenne 6 mit demselben Signal beliefert, das an eine Mobilstation MS zu senden ist. Die Phasen der Signale, die den jeweiligen Antennenelementen a₁...a₈ zugeführt werden, sind jedoch in Bezug aufeinander verschoben. Die Unterschiede in der Phasenbeziehung zwischen den Signalen, die den jeweiligen Antennenelementen a₁...a₈ zugeführt werden, führt zu einem Richtstrahlungsmuster. Demnach kann ein Signal von der BTS 4 nur in bestimmten Richtungen im Zellsektor 2, der mit der Gruppe 6 verbunden ist, gesendet werden. Das Richtstrahlungsmuster, das durch die Gruppe 6 erreicht wird, ist eine Konsequenz von konstruktiven und destruktiven Störungen, welche zwischen den Signalen auftreten, welche in Bezug aufeinander phasenverschoben sind und durch jedes Antennenelement a₁...a₈ gesendet werden. Diesbezüglich wird auf 3 Bezug genommen, welche das Richtstrahlungsmuster veranschaulicht, welches mit der Antennengruppe 6 erreicht wird. Die Antennengruppe 6 kann so gesteuert werden, dass sie einen Strahl b₁...b₈ in irgendeiner der acht Richtungen bereitstellt, die in 3 veranschaulicht sind. Zum Beispiel könnte die Antennengruppe 6 so gesteuert werden, dass sie ein Signal an eine MS nur in der Richtung von Strahl b₅ oder nur in der Richtung von Strahl b₆ sendet. Wie Im Folgenden noch genauer erörtert wird, ist es auch möglich, die Antennengruppe 6 so zu steuern, dass sie ein Signal in mehr als einer Strahlrichtung zur gleichen Zeit sendet. Zum Beispiel kann ein Signal in den beiden Richtungen gesendet werden, die durch den Strahl b₅ und den Strahl b₆ definiert werden. 3 ist nur eine schematische Darstellung der acht möglichen Strahlrichtungen, welche mit der Antennengruppe 6 erreicht werden können. In der Praxis gibt es jedoch eigentlich eine Überlappung zwischen benachbarten Strahlen, um sicherzustellen, dass der ganze Zellsektor 2 durch die Antennengruppe 6 versorgt wird.
Die relative Phase des Signals, das an jedem Antennenelement a₁...a₈ bereitgestellt wird, wird durch eine Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 so gesteuert, dass ein Signal in der gewünschten Strahlrichtung oder den gewünschten Strahlrichtungen gesendet werden kann. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 stellt demnach eine Phasenverschiebungsfunktion bereit. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 weist acht Eingänge 10a bis 10h von der BTS 4 und acht Ausgänge, einen für jedes Antennenelement a₁...a₈, auf. Die Signale, die durch die jeweiligen Eingänge 10a bis 10h empfangen werden, umfassen die Datenblöcke, die zu senden sind. Jeder der acht Eingänge 10a bis 10h stellt die Strahlrichtung dar, in welcher ein bestimmter Datenblock gesendet werden könnte. Wenn zum Beispiel die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 ein Signal am ersten Eingang 10a empfängt, legt die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 das Signal, das am Eingang 10a bereitgestellt wird, mit den erforderlichen Phasenunterschieden an jedes der Antennenelemente a₁...a₈ an, um zu bewirken, dass der Strahl b₁ erzeugt wird, derart dass der Datenblock in der Richtung von Strahl b₁ gesendet wird. Gleichermaßen bewirkt ein Signal, das am Eingang 10b bereitgestellt wird, dass ein Strahl in der Richtung von Strahl b₂ erzeugt wird, und so weiter.
Wie bereits erwähnt, empfangen die Antennenelemente a₁...a₈ der Antennengruppe 6 Signale von einer MS und senden Signale an eine MS. Ein Signal, das durch eine MS gesendet wird, wird im Allgemeinen durch jedes der acht Antennenelemente a₁...a₈ empfangen. Es gibt jedoch einen Phasenunterschied zwischen jedem der Signale, die durch die jeweiligen Antennenelemente a₁...a₈ empfangen werden. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 ist daher imstande, aus den relativen Phasen der Signale, die durch die jeweiligen Antennenelemente a₁...a₈ empfangen werden, die Strahlrichtung zu bestimmen, von welcher das Signal empfangen wurde. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 weist demnach acht Eingänge, einen von jedem der Antennenelemente a₁...a₈, für das Signal auf, das durch jedes Antennenelement empfangen wird. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 weist auch acht Ausgänge 14a bis 14h auf. Jeder der Ausgänge 14a bis 14h entspricht einer bestimmten Strahlrichtung, von welcher ein bestimmter Datenblock empfangen werden könnte. Wenn zum Beispiel die Antennengruppe 6 ein Signal von einer MS aus der Richtung von Strahl b₁ empfängt, dann gibt die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 das empfangene Signal am Ausgang 14a aus. Ein empfangenes Signal aus der Richtung von Strahl b₂ bewirkt, dass das empfangene Signal von der Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 am Ausgang 14 ausgegeben wird, und so weiter. Kurz gesagt, die Butler-Matrixschaltungansordnung 8 empfängt an den Antennenelementen a₁...a₈ acht Versionen desselben Signals, welche in Bezug aufeinander phasenverschoben sind. Aus den relativen Phasenunterschieden bestimmt die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 die Richtung, von welcher das empfangene Signal empfange wurde, und gibt ein Signal an einem bestimmten Ausgang 14a bis 14h in Abhängigkeit von der Richtung aus, von welcher das Signal empfangen wurde.
Es sollte zu erkennen sein, dass es in einigen Umgebungen sein kann, dass ein einziges Signal oder ein einziger Datenblock von einer MS infolge der Reflexion des Signals, während es sich zwischen der MS und BTS 4 fortbewegt, von mehr als einer Strahlrichtung zu kommen scheint, vorausgesetzt, dass die Reflexionen einen verhältnismäßig breiten Streuungswinkel aufweisen. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 stellt ein Signal an jedem Ausgang 14a bis 14h entsprechend jeder der Strahlrichtungen bereit, von welchen ein bestimmtes Signal oder ein bestimmter Datenblock zu kommen scheint. Demnach kann derselbe Datenblock an mehr als einem Ausgang 14a bis 14h der Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 bereitgestellt werden. Das Signal an den jeweiligen Ausgängen 14a bis 14h kann jedoch in Bezug aufeinander zeitverzögert sein.
Jeder Ausgang 14a bis 14h der Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 ist mit dem Eingang eines entsprechenden Verstärkers 16 verbunden, welcher das empfangene Signal verstärkt. Ein Verstärker 16 ist für jeden Ausgang 14a bis 14h der Butler-Matrixschaltungsanordnung vorgesehen. Das verstärkte Signal wird dann durch einen jeweiligen Prozessor 18 verarbeitet, welcher das verstärkte Signal behandelt, um die Frequenz des empfangenen Signals auf die Basisbandfrequenz zu reduzieren, derart dass das Signal durch die BTS 4 verarbeitet werden kann. Um dies zu erreichen, entfernt der Prozessor 18 die Trägerfrequenzkomponente aus dem Eingangssignal. Wiederum ist ein Prozessor 18 für jeden Ausgang 14a bis 14h der Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 vorgesehen. Das empfangene Signal, welches in analoger Form ist, wird dann durch einen Analog-Digital- oder A/D-Wandler 20 in ein digitales Signal umgewandelt. Acht A/D-Wandler 20 sind vorgesehen, jeweils einer für jeden Ausgang 14a bis 14h der Butler-Matrixschaltungsanordnung 8. Das digitale Signal wird dann über einen entsprechenden Eingang 19a bis 19h zur weiteren Verarbeitung in einen Digitalsignalprozessor 21 eingegeben.
Der Digitalsignalprozessor 21 weist auch acht Ausgänge 22a bis 22h auf, welche jeweils ein digitales Signal ausgeben, welches das Signal darstellt, welches an eine bestimmte MS zu senden ist. Der ausgewählte Ausgang 22a bis 22h stellt die Strahlrichtung dar, in welcher das Signal zu senden ist. Das digitale Signal wird durch einen Digital-Analog- oder D/A-Wandler 23 in ein analoges Signal umgewandelt. Ein Digital-Analog-Wandler 23 ist für jeden Ausgang 22a bis 22h des Digitalsignalprozessors 21 vorgesehen. Das analoge Signal wird dann durch einen Prozessor 24 verarbeitet, welcher ein Modulator ist, welcher das zu sendende analoge Signal auf die Trägerfrequenz moduliert. Vor der Verarbeitung des Signals durch den Prozessor 24 ist das Signal auf der Basisbandfrequenz. Das resultierende Signal wird dann durch einen Verstärker 26 verstärkt und an den jeweiligen Eingang 10a bis 10h der Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 weitergegeben. Ein Prozessor 24 und ein Verstärker 26 sind für jeden Ausgang 22a bis 22h des Digitalsignalprozessors 21 vorgesehen.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, welche den Digitalsignalprozessor 21 schematisch darstellt. Es sollte zu erkennen sein, dass die verschiedenen Blöcke, die in 4 veranschaulicht sind, nicht unbedingt getrennten Elementen eines tatsächlichen Digitalsignalprozessors entsprechen, der die vorliegende Erfindung verkörpert. Konkret entsprechen die verschiedenen Blöcke, die in 4 veranschaulicht sind, verschiedenen Funktionen, die durch den Digitalsignalprozessor 21 ausgeführt werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Digitalsignalprozessor 21 wenigstens teilweise in einer integrierten Schaltungsanordnung implementiert, und es können mehrere Funktionen durch dasselbe Element ausgeführt werden.
Jedes Signal, das durch den Digitalsignalprozessor 21 an den jeweiligen Eingängen 19a bis 19h empfangen wird, wird in einen entsprechenden Kanalimpulsantwort- oder CIR-Schätzblock 30 (CIR für engl. channel impulse response) eingegeben. Der CIR-Schätzblock 30 umfasst eine Speicherkapazität, in welcher das empfangene Signal vorübergehend gespeichert wird, und auch eine Speicherkapazität zum Speichern der geschätzten Kanalimpulsantwort. Der Kanalimpulsantwortschätzblock 30 ist so ausgelegt, dass er die Kanalimpulsantwort des Kanals des jeweiligen Eingangs 19a bis 19h berechnet. Wie bereits erwähnt, kann ein zugeordneter Kanal für einen bestimmten Datenblock definiert werden, der im ausgewählten Frequenzband, dem zugeteilten Zeitschlitz und der Strahlrichtung, von welcher das Signal empfangen wird, gesendet wird. Die Strahlrichtung, von welcher ein Signal empfangen wird, wird durch die Butler-Matrixschaltungsanordnung 8 festgestellt, derart dass ein Signal, das am Eingang 19a des Digitalsignalprozessors empfangen wird, im Wesentlichen das Signal darstellt, das von der Richtung von Strahl b₁ empfangen wird, und so weiter. Es sollte zu erkennen sein, dass das Signal, das an einem bestimmten Eingang empfangen wird, auch die Seitenlappen des Signals umfassen kann, das zum Beispiel an benachbarten Eingängen empfangen wird.
Jeder Datenblock, welcher von einer Mobilstation gesendet MS an die BTS 4 gesendet wird, umfasst eine Einstellfolge TS (für engl. training sequence). Die Einstellfolge TS_RX, welche durch die BTS 4 empfangen wird, wird jedoch infolge von Rauschen und auch infolge von Mehrwegeffekten beeinflusst, was zu einer Störung zwischen benachbarten Bits der Einstellfolge führt. Diese letztere Störung ist als Nachbarzeichenstörung bekannt. Die TS_RX wird auch durch die Störung von anderen Mobilstationen beeinflusst, zum Beispiel Mobilstationen, die sich in anderen Zellen oder Zellsektoren befinden, welche dieselbe Frequenz benutzen, welche eine Gleichkanalstörung verursachen kann. Wie zu erkennen ist, kann ein bestimmtes Signal von der MS mehr als einem Weg folgen, um die BTS zu erreichen, und es können mehr als eine Version des bestimmten Signals durch die Antennengruppe 6 von einer bestimmten Richtung erfasst werden. Die Einstellfolge TS_RX, welche vom Eingang 19a empfangen wird, wird durch den CIR-Schätzblock 30 mit einer Referenzeinstellfolge TS_REF, die in einem Datenspeicher 32 gespeichert ist, kreuzkorreliert. Die Referenzeinstellfolge TS_REF ist dieselbe wie die Einstellfolge, welche anfänglich durch die Mobilstation gesendet wird. In der Praxis ist die empfangene Einstellfolge TS_RX ein Signal, das auf eine Trägerfrequenz moduliert ist, während die Referenzeinstellfolge TS_REF als eine Bitfolge im Datenspeicher 32 gespeichert ist. Demgemäß wird, bevor die Kreuzkorrelation durchgeführt wird, die gespeicherte Referenzeinstellfolge TS_REF auf ähnliche Weise moduliert. Mit anderen Worten, die verzerrte Einstellfolge, die durch die BS 4 empfangen wird, wird mit der unverzerrten Version der Einstellfolge korreliert. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Referenzeinstellfolge vor ihrer Korrelation mit der Referenzeinstellfolge demoduliert. In diesem Fall hätte die Referenzeinstellfolge wieder dieselbe Form wie die empfangene Einstellfolge. Mit anderen Worten, die Referenzeinstellfolge ist nicht moduliert.
Die Referenzeinstellfolge TS_REF und die empfangene Einstellfolge TS_RX weisen jeweils eine Länge L auf, die L Bits von Daten entspricht und zum Beispiel 26 Bits betragen kann. Die genaue Position der empfangenen Einstellfolge TS_RX innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes kann ungewiss sein. Dem ist so, da die Entfernung der Mobilstation MS von der BTS 4 die Position des Datenblocks, der durch die MS gesendet wird, innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes beeinflusst. Wenn zum Beispiel eine Mobilstation verhältnismäßig weit von der BTS 4 entfernt ist, kann die Einstellfolge im Vergleich zu der Situation, in welcher die Mobilstation MS in der Nähe der BTS 4 ist, später im zugeteilten Zeitschlitz auftreten.
Um die Ungewissheit der Position der empfangenen Einstellfolge TS_RX innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes zu berücksichtigen, wird die empfangene Einstellfolge TS_RX mit der Referenzeinstellfolge TS_REF n-mal korreliert. Normalerweise kann n 7 oder 9 sein. Es ist vorzuziehen, dass eine ungerade Zahl ist. Die n Korrelationen sind normalerweise auf jeder Seite der erhaltenen Maximalkorrelation. Die relative Position der empfangenen Einstellfolge TS_RX wird in Bezug auf die Referenzeinstellfolge TS_REF um eine Position zwischen jeder nachfolgenden Korrelation verschoben. Jede Position entspricht einem Bit in der Einstellfolge und stellt ein Verzögerungssegment dar. Jede einzelne Korrelation der empfangenen Einstellfolge TS_RX mit der Referenzeinstellfolge TS_REF führt zu einem Abgriff, welcher für die Kanalimpulsantwort für diese Korrelation kennzeichnend ist. Die n getrennten Korrelationen führen zu einer Abgrifffolge mit n Werten.
Es wird nun auf 5 Bezug genommen, welche die Kanalimpulsantwort für vier von acht möglichen Kanälen darstellt, welche den acht räumlichen Richtungen entsprechen. Mit anderen Worten, 5 stellt die Kanalimpulsantwort für vier Kanäle dar, die einem bestimmten Datenblock entsprechen, der in vier der acht Strahlrichtungen von der Mobilstation empfangen wird, wobei der Datenblock in einem bestimmten Frequenzband und in einem bestimmten Zeitschlitz ist. Die x-Achse jedes der Graphen ist eine Messung der Zeitverzögerung, während die y-Achse eine Messung der relativen Leistung ist. Jede der Linien (oder Abgriffe), die auf dem Graphen markiert ist, stellt das Mehrwegsignal dar, das entsprechend einer bestimmten Zeitverzögerung empfangen wird. Jeder Graph weist n Linien oder Abgriffe auf, wobei ein Abgriff jeder Korrelation entspricht.
Aus der geschätzten Kanalimpulsantwort ist es möglich, die Position der Einstellfolge innerhalb des zugeteilten Zeitschlitzes zu bestimmen. Die größten Abgriffwerte werden erhalten, wenn die beste Korrelation zwischen der empfangenen Einstellfolge TS_RX und der Referenzeinstellfolge TS_REF erreicht wird.
Der CIR-Schätzblock 30 bestimmt auch für jeden Kanal die fünf (oder jede andere geeignete Anzahl) aufeinander folgenden Abgriffe, welche die maximale Energie ergeben. Die maximale Energie für einen bestimmten Kanal wird folgendermaßen berechnet:
wobei h die Abgriffamplitude darstellt, die aus einer Kreuzkorrelation der Referenzeinstellfolge TS_REF mit der empfangenen Einstellfolge TS_RX resultiert. Der CIR-Schätzblock 30 schätzt die maximale Energie für einen bestimmten Kanal durch Verwenden einer Gleitfenstertechnik. Mit anderen Worten, der CIR-Schätzblock 30 zieht jeden Satz von fünf benachbarten Werten in Betracht und berechnet die Energie aus diesen fünf Werten. Die fünf benachbarten Werte, welche die maximale Energie ergeben, werden als kennzeichnend für die Impulsantwort dieses Kanals ausgewählt.
Die Energie kann als eine Messung der Stärke des gewünschten Signals von einer bestimmten MS betrachtet werden, das durch die BTS 4 von einer bestimmten Richtung empfangen wird. Dieser Prozess wird für jeden der acht Kanäle ausgeführt, welche die acht verschiedenen Richtungen darstellen, von welchen derselbe Datenblock empfangen werden könnte. Das Signal, welches mit der maximalen Energie empfangen wird, folgte einem Weg, welcher die geringste Dämpfung dieses Signals bereitstellt.
Ein Analyseblock 34 ist vorgesehen, welcher die maximale Energie gespeichert, die durch den CIR-Schätzblock 30 für den jeweiligen Kanal für die fünf benachbarten Werte berechnet wurde, die durch den CIR-Schätzblock als kennzeichnend für die Kanalimpulsantwort ausgewählt wurden. Der Analyseblock 34 kann auch die Kanalimpulsantworten, die durch den CIR-Schätzblock 30 bestimmt werden, analysieren, um die minimale Verzögerung festzustellen. Die Verzögerung ist eine Messung der Position der empfangenen Einstellfolge TS_RX im zugeteilten Zeitschlitz, und infolgedessen ist sie eine relative Messung der Entfernung, die durch ein Signal zwischen der Mobilstation und der BTS 4 zurückgelegt wird. Der Kanal mit der minimalen Verzögerung weist das Signal auf, welches die kürzeste Entfernung zurückgelegt hat. Die kürzeste Entfernung kann in bestimmten Fällen den Sichtlinienweg zwischen der Mobilstation MS und der BTS 4 darstellen.
Der Analyseblock 34 ist so ausgelegt, dass er die Position des Anfangs des Fensters bestimmt, das die fünf Werte bestimmt, die die maximale Energie liefern. Die Zeitverzögerung wird dann basierend auf der Zeit zwischen einem Bezugspunkt und dem Anfang des Fensters bestimmt. Der Bezugspunkt kann der Zeitpunkt, zu dem begonnen wird, die Einstellfolgen in jedem Zweig zu korrelieren, der Zeitpunkt, der der frühesten Fensterkante aller Zweige entspricht, oder ein ähnlicher gemeinsamer Punkt sein. Um die verschiedenen Verzögerungen der verschiedenen Kanäle genau zu vergleichen, wird eine gemeinsame Zeitskala angewendet, welche auf dem Synchronisierungssignal beruht, das durch die BTS 4 bereitgestellt wird, um den TDMA-Betriebsmodus zu steuern. Mit anderen Worten, die Position der empfangenen Einstellfolge TS_RX im zugeteilten Zeitschlitz ist eine Messung der Zeitverzögerung. Es sollte zu erkennen sein, dass in bekannten GSM-Systemen die Verzögerung für einen bestimmten Kanal berechnet wird, um Zeitsteuerungsvorlaufinformationen bereitzustellen. Zeitsteuerungsvorlaufinformationen werden verwendet, um sicherzustellen, dass ein Signal, das durch die Mobilstation an die BTS gesendet wird, in seinen zugeteilten Zeitschlitz fällt. Die Zeitsteuerungsvorlaufinformationen können basierend auf der berechneten Verzögerung und den aktuellen Zeitsteuerungsvorlaufinformationen berechnet werden. Wenn die Mobilstation MS weit von der Basisstation entfernt ist, dann wird die MS durch die BTS angewiesen, ihren Datenblock früher zu senden, als wenn die Mobilstation MS näher zur BTS ist.
Die Ergebnisse der Analyse, die durch jeden der Analyseblöcke 34 durchgeführt wird, werden in einen Vergleichsblock 36 eingegeben. Der Vergleichsblock 36 vergleicht die maximale Energie, die für jeden Kanal bestimmt wurde, und er vergleicht auch die bestimmte Verzögerung für jeden Kanal. Der Vergleichsblock 36 stellt fest, welcher Kanal die maximale Energie für einen bestimmten Datenblock in einem bestimmten Frequenzband in einem bestimmten Zeitschlitz aufweist. Dies bedeutet, dass die Strahlrichtung, von welcher die stärkste Version eines bestimmten Datenblocks empfangen wird, festgestellt werden kann. Der Vergleichsblock 36 stellt auch fest, welcher der Kanäle eine minimale Verzögerung aufweist. Mit anderen Worten, es kann auch der Kanal mit dem Datenblock, welcher dem kürzesten Weg gefolgt ist, festgestellt werden.
Der Vergleichsblock 36 prüft dann, um zu sehen, ob der Kanal mit der maximalen Energie derselbe wie der Kanal mit der minimalen Verzögerung ist oder nicht. Wenn diese Kanäle dieselben sind, gibt der Vergleichsblock 36 ein Signal an den Erzeugungsblock 38 aus, das angibt, dass das nächste Signal an die betreffende Mobilstation MS in der einzigen Strahlrichtung gesendet werden sollte, von welcher das Signal mit der größten Stärke und dem kürzesten Weg empfangen wurde.
Wenn jedoch der Kanal, welcher das stärkste Signal aufweist, nicht derselbe wie der Kanal ist, welcher die BTS 4 zuerst erreicht, gibt der Vergleichsblock 36 ein Signal an den Erzeugungsblock 38 aus, das angibt, dass das nächste Signal, das an die Mobilstation MS zu senden ist, von welcher der Datenblock empfangen wurde, in zwei Strahlrichtungen gesendet werden sollte. Eine Richtung entspricht der Strahlrichtung, von welcher das stärkste Signal empfangen wird, und die andere Richtung entspricht der Strahlrichtung, von welcher der Datenblock zuerst empfangen wird. Wenn zum Beispiel der Vergleichsblock 38 feststellt, dass das stärkste Signal am Eingang 19b in den Digitalsignalprozessor 21 eingegeben wurde, während das Signal, welches die BTS 4 zuerst erreicht, über den Eingang 19d in den Digitalsignalprozessor 21 eingegeben wurde, würde das Signal von der BTS an die Mobilstation in den Richtungen von Strahl b₂ und b₄ gesendet werden. Unter diesen Umständen würde das zu sendende Signal an den Ausgängen 22b und 22d des Digitalsignalprozessors 21 ausgegeben werden.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist insbesondere für jene Situationen geeignet, in welchen die Mobilstation sich verhältnismäßig weit entfernt von der BTS befindet, das heißt weiter als eine kritische Entfernung. Dieser kritische Radius hängt von der Umgebung jeder einzelnen Zelle ab und kann normalerweise ungefähr 0,5 bis 1 km sein. Wenn die Entfernung zwischen der BTS und der MS größer als die kritische Entfernung ist, wird die Menge der Energie, die von der MS empfangen wird, unter verhältnismäßig wenigen Strahlrichtungen verteilt. Konkret wird die Energie im Wesentlichen in einem oder zwei Strahlen oder möglicherweise drei Strahlrichtungen konzentriert. Wenn jedoch die Entfernung zwischen der Mobilstation und der BTS kleiner als die kritische Entfernung ist, scheint die empfangene gewünschte Energie im Allgemeinen unter einer viel größeren Anzahl von Strahlen vereilt zu sein. Demgemäß kann in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Auswahl der Strahlen basierend auf der maximalen Signalstärke und der minimalen Verzögerung nur in jenen Situationen verwendet werden, in welchen die Entfernung zwischen der MS und der BTS 4 größer als die kritische Entfernung ist. Wenn die Entfernung zwischen der MS und der BTS kleiner als die kritische Entfernung ist, sendet die BTS 4 Signale an die MS über eine verhältnismäßig große Anzahl von Strahlrichtungen, zum Beispiel 4 oder mehr. Der Leistungspegel, der verwendet wird, wenn über einen verhältnismäßig breiten Streuungswinkel gesendet wird, ist im Allgemeinen niedriger als die Leistung, die verwendet wird, wenn die Entfernung zwischen der MS und der BTS 4 größer als die kritische Entfernung ist.
Es kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Entfernung zwischen der MS und der BTS größer als die kritische Entfernung ist oder nicht. In einer Ausführungsform vergleicht der Vergleichsblock 36 die Kanalimpulsantwort, die für jede der möglichen Richtungen erhalten wird. Wenn der Großteil der empfangenen Energie auf drei oder weniger Strahlrichtungen verteilt ist, dann wird angenommen, dass die Entfernung zwischen der BTS und der MS größer als die kritische Entfernung ist. Alternativerweise wird dann, wenn der Großteil der empfangenen Energie von 4 oder mehr Richtungen empfangen wird, angenommen, dass die Entfernung zwischen der MS und der BTS kleiner als die kritische Entfernung ist. Es ist auch möglich, dass der Vergleichsblock die Zeitsteuerungsvorlaufinformationen verwendet, um zu bestimmen, ob die Entfernung zwischen der MS und der BTS größer oder kleiner als sie kritische Entfernung ist oder nicht. Dieses Verfahren wird in einigen Ausführungsformen dieser Erfindung bevorzugt, da es genauere Ergebnisse als das zuvor dargestellte Verfahren ergibt.
Der Erzeugungsblock 38 ist für die Erzeugung der Signale verantwortlich, welche vom Digitalsignalprozessor 21 auszugeben sind. Der Erzeugungsblock 38 weist eine Eingabe 40 auf, die für die Sprache und/oder die Informationen kennzeichnend ist, die an die Mobilstation MS zu senden sind. Der Erzeugungsblock 38 ist für die Codierung der Sprache oder der Informationen verantwortlich, die an die Mobilstation MS zu senden sind, und er bindet eine Einstellfolge und eine Synchronisierfolge in die Signale ein. Der Block 38 ist auch für die Erzeugung der modulierten Signale verantwortlich. Basierend auf dem erzeugten Signal und der bestimmten Strahlrichtung stellt der Erzeugungsblock 38 Signale an den jeweiligen Ausgängen 22a bis 22h des Digitalsignalprozessors 21 bereit. Der Erzeugungsblock 38 stellt auch eine Ausgabe 50 bereit, welche verwendet wird, um die Verstärkung zu regeln, die durch die Verstärker 24 bereitgestellt wird, um sicherzustellen, dass die Signale in den verschiedenen Strahlrichtungen die erforderlichen Leistungspegel aufweisen.
Die Ausgabe des Kanalimpulsantwortschätzblocks 30 wird auch verwendet, um die Signale, die von der Mobilstation MS empfangen werden, auszugleichen und anzupassen. Konkret können die Wirkungen der Nachbarzeichenstörung, die aus der Mehrwegausbreitung resultiert, aus dem empfangenen Signal durch den Block 42 des Anpassungsfilter (MF für engl. matched filter) und Entzerrers beseitigt oder verringert werden. Es sollte zu erkennen sein, dass der Anpassungsfilter (MF)- und Entzerrerblock 42 einen Eingang (nicht dargestellt) aufweist, um das Empfangssignal von der MS zu empfangen. Die Ausgabe jedes Blocks 42 wird durch einen Wiederherstellungsblock 44 empfangen, welcher für die Wiederherstellung der Sprache und/oder der Informationen verantwortlich ist, die durch die MS gesendet wurden. Die Schritte, die durch den Wiederherstellungsblock ausgeführt werden, umfassen das Demodulieren und Decodieren des Signals. Die wiederhergestellte Sprache oder die wiederhergestellten Informationen werden am Ausgang 28 ausgegeben.
Es sollte zu erkennen sein, dass es, obwohl die zuvor beschriebene Ausführungsform in einem zellularen GSM-Kommunikationsnetz implementiert wurde, möglich ist, dass die vorliegende Erfindung mit anderen digitalen zellularen Kommunikationsnetzen, sowie analogen-Zellularnetzen verwendet werden kann. Die zuvor beschriebene Ausführungsform verwendet eine phasengesteuerte Gruppe mit acht Elementen. Es ist natürlich möglich, dass die Gruppe jede Anzahl von Elementen aufweist. Alternativerweise könnte die phasengesteuerte Gruppe durch diskrete Richtantennen ersetzt werden, welche jeweils einen Strahl in einer bestimmten Richtung ausstrahlen. Di Butler-Matrixschaltungsanordnung kann durch jede andere geeignete Phasenverschiebungsschaltungsanordnung ersetzt werden, wenn solch eine Schaltungsanordnung erforderlich ist. Die Butler-Matrixschaltungsanordnung ist ein analoger Strahlbildner. Es ist natürlich möglich, einen digitalen Strahlbildner DBF (für engl. digital beam former) oder jede andere geeignete Art von Strahlbildner zu verwenden. Selbst wenn nur acht Elemente vorgesehen sind, kann die Gruppe so gesteuert werden, dass sie in Abhängigkeit von den Signalen, die jenen Elementen zugeführt werden, mehr als acht Strahlen erzeugt.
Es ist auch möglich, dass eine Mehrzahl von phasengesteuerten Gruppen bereitgestellt wird. Die phasengesteuerten Gruppen können verschiedene Anzahlen von Strahlen erzeugen. Wenn ein breiter Streuungswinkel benötigt wird, wird die Gruppe mit der niedrigeren Anzahl von Elementen verwendet und, wenn ein verhältnismäßig eng gebündelter Strahl benötigt wird, wird die Gruppe mit der größeren Anzahl von Elementen verwendet.
Es ist zu erkennen, dass die zuvor dargelegte Ausführungsform so beschrieben wurde, dass sie acht Ausgänge von der Butler-Matrixschaltungsanordnung bereitstellte. Es sollte zu erkennen sein, dass in der Praxis eine Anzahl von verschiedenen Kanälen an jedem Ausgang der Butler-Matrixschaltungsanordnung zur gleichen Zeit ausgegeben wird. Diese Kanäle können verschiedene Frequenzbänder sein. Die Kanäle für verschiedene Zeitschlitze werden auch an den jeweiligen Ausgängen bereitgestellt. Obwohl einzelne Verstärker, Prozessoren, Analog-Digital-Wandler und Digital-Analog-Wandler dargestellt wurden, können diese in der Praxis jeweils durch ein einziges Element bereitgestellt werden, welches eine Mehrzahl von Eingängen und Ausgängen aufweist.
Es sollte zu erkennen sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch andere Anwendungen als nur in zellularen Kommunikationsnetzen haben. Zum Beispiel können Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in jeder Umgebung verwendet werden, welche eine Richtfunkübertragung erfordert. Zum Beispiel kann diese Technik in privaten Funknetzen oder OMR (für engl. Private Radio Networks) oder dergleichen verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Richtfunkübertragung in einem Mobilkommunikationsnetz zwischen einer ersten Station (4) und einer zweiten, mobilen Station (MS), wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Empfangen an einer ersten Station (4) Übertragungsdaten, die durch die zweite Station (MS) gesendet werden, wobei die Übertragungsdaten sich über einen oder mehr einer Mehrzahl von Signalwegen fortbewegen können und als ein Satz von Signalen von einer oder mehreren einer Mehrzahl von verschiedenen Strahlrichtungen empfangen werden; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: Bestimmen einer ersten Strahlrichtung, die der Strahlrichtung entspricht, von welcher ein erstes der Signale durch die erste Station empfangen wird, und einen kürzesten der Signalwege darstellt, und einer zweiten Strahlrichtung, von welcher eines der Signale mit der größten Signalstärke empfangen wird; und wobei die erste und zweite Strahlrichtung verschieden sind und Übertragungsdaten von der ersten Station zur zweiten Station in beiden der ersten und der zweiten Strahlrichtungen gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Definierens an der ersten Station (4) einer Mehrzahl von Strahlrichtungen zum Senden eines Strahlungsbündels, wobei jede der Strahlrichtungen individuell auswählbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Bestimmungsschritt wenigstens eine der ersten und zweiten Strahlrichtungen aus der jeweiligen Kanalimpulsantwort bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kanalimpulsantwort für jeden der Sätze von Signalen bestimmt wird und die bestimmten Kanalimpulsantworten verglichen werden, um wenigstens eine der ersten und zweiten Strahlrichtungen zu bestimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt des Überwachens eines Entfernungsparameters, der für die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Stationen kennzeichnend ist, wobei, wenn die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Stationen kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Übertragungsdaten, die an die zweite Station gesendet werden, von der ersten Station in einer Vielzahl von Strahlrichtungen an die zweite Station gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei, wenn die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Stationen kleiner als der vorbestimmter Wert ist, die Übertragungsdaten mit einem verhältnismäßig niedrigen Leistungspegel an die an die zweite Station gesendet werden, und, wenn die Entfernung größer als der vorbestimmte Wert ist, die Übertragungsdaten mit einem höheren Leistungspegel gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Strahlrichtung so bestimmt wird, dass sie der Strahlrichtung entspricht, von welcher einer der Sätze von Signalen durch die erste Station zuerst empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationsnetz ein zellulares Netz ist und die erste Station (4) eine Basisfunkstation (4) ist.
Erste Station (4) zur Richtfunkübertragung in einem Mobilkommunikationsnetz mit einer zweiten, mobilen Station (MS), wobei die erste Station (4) umfasst: Empfangsmittel (6) zum Empfangen von Übertragungsdaten, die durch die zweite Station gesendet werden, wobei die Übertragungsdaten sich über einen oder mehr einer Mehrzahl von Signalwegen fortbewegen können und als ein Satz von Signalen von einer oder mehreren einer Mehrzahl von verschiedenen Strahlrichtungen empfangen werden; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Station ferner umfasst: Bestimmungsmittel (8) zum Bestimmen einer ersten Strahlrichtung, die der Strahlrichtung entspricht, von welcher ein erstes der Signale durch die Station empfangen wird, und einen kürzesten der Signalwege darstellt, und einer zweiten Strahlrichtung, die der Strahlrichtung entspricht, von welcher eines der Signale mit der größten Signalstärke empfangen wird; Sendemittel (6) zum Senden von Übertragungsdaten an eine zweite Station; und Steuermittel (8) zum Steuern der Richtung, in welcher die Übertragungsdaten gesendet werden, wobei, wenn die ersten und zweiten Strahlrichtungen verschieden sind, das Sendemittel durch die Steuermittel so gesteuert wird, dass es die Übertragungsdaten in den ersten und zweiten Strahlrichtungen sendet.
Erste Station (4) nach Anspruch 9, wobei das Sendemittel (6) so ausgelegt ist, dass es eine Mehrzahl von Strahlrichtungen zum Senden eines Strahlungsbündels bereitstellt, wobei jede der Strahlrichtungen individuell auswählbar ist.
Erste Station (4) nach Anspruch 9 oder 10, wobei jedes Sendemittel (6) eine Antennengruppe umfasst, welche so ausgelegt ist, dass sie eine Mehrzahl von Strahlen in einer Mehrzahl von verschiedenen Richtungen bereitstellt.