DE69829360T2

DE69829360T2 - Richtungsbestimmung in einem zellularen mobilen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69829360T2
Application number: DE69829360T
Authority: DE
Inventors: Timothy James Clifton Bristol Speight
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-04-04
Also published as: KR100350009B1; AU718014B2; EP0953850B1; CN1238464A; CA2265103C; BR9902589A; KR19990082909A; JP2000031896A; CA2265103A1; AU2355099A; DE69829360D1; EP0953850A1; US6246366B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zellulare Mobilkommunikationssysteme.
Um Träger-Interferenz-Verhältnisse auf der Abwärtsstrecke in Mobilkommunikationsnetzen zu verbessern wird vorgeschlagen, auf der Abwärtsstrecke in einem an der Basisstation auf das mobile Endgerät zugesteuerten Strahl zu senden. Dafür ist es notwendig, zu wissen, in welcher Richtung sich das mobile Endgerät befindet.
Gegen diesen Hintergrund wird gemäß der Erfindung ein Verfahren bereitgestellt, um dem Ort eines mobilen Endgeräts von einer Antennengruppe aus eine Richtung zuzuschreiben, mit folgenden Schritten:
Speichern einer Folge von Symbolen von jeder Antenne in der Gruppe, wobei die gespeicherte Folge eine bekannte Trainingsfolge enthält;
wiederholtes räumliches Verarbeiten der Folge gespeicherter Symbole, um die Wirkung zu erzeugen, daß die Gruppe eine Hauptkeule in ihrem Richtdiagramm in mehreren verschiedenen aufeinanderfolgenden Richtungen aufweist;
Berechnen einer Menge von Kreuzkorrelationsmetriken durch Berechnen einer Kreuzkorrelationsmetrik für jede Richtung zwischen den kombinierten Signalen und der bekannten Trainingsfolge;
Berechnen des Verhältnisses der Kreuzkorrelationsmetrik für jede Richtung zu der Leistung der kombinierten Signale für diese Richtung, um eine Menge von Richtungsmetriken zu erzeugen; und
Zuschreiben einer Richtung für das mobile Endgerät unter Verwendung der Richtungsmetriken, um zu bestimmen, welche Richtung die wahrscheinlichste ist.
Mit dem Verhältnis der Korrelationsmetrik zur Leistung der Empfangssignale werden Störer unterdrückt, die zwar eine andere Trainingsfolge benutzen, aber ein starkes Signal erzeugen.
Die Leistung der kombinierten Signale kann zweckdienlicherweise durch Berechnen des Mittelwerts des Abstands der kombinierten Signale von einem gesetzten Pegel bestimmt werden.
Um die Trainingsfolge in den Empfangssignalen zu finden wird die Kreuzkorrelationsmetrik vorzugsweise durch Berechnen von Zwischenkreuzkorrelationsmetriken berechnet, die von unterschiedlichen Positionen in den kombinierten Signalen aus beginnen; und Auswählen der besten Zwischenkorrelationsmetrik für jede Richtung.
Um möglicherweise unterschiedliche Ergebnisse aus einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Rahmen zu berücksichtigen wird eine Menge von Richtungsmetriken vorzugsweise für eine Gruppe von aufeinanderfolgenden Rahmen in den Empfangssignalen berechnet und die Metriken für jede Richtung werden summiert.
Vorzugsweise wird eine Zwischenentscheidung getroffen, die eine Richtung gemäß der besten der summierten Richtungsmetriken für jede Gruppe zuschreibt, und eine periodische Entscheidung wird getroffen die eine Richtung zuschreibt, die der Mittelwert der in einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Zwischenentscheidungen zugeschriebenen Richtungen ist.
Um Verzerrung durch wilde Ergebnisse zu vermeiden wird der Mittelwert vorzugsweise auf Richtungen begrenzt, die in Zwischenentscheidungen zugeschrieben werden, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen.
Um weiterhin wilde Ergebnisse zu vermeiden wird die Änderung zwischen in periodischen Entscheidungen zugeschriebenen aufeinanderfolgenden Richtungen vorzugsweise auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.
Es wird nunmehr eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist:
1 ein Schaltschema einer Basisstationsantennengruppe und eines Raumprozessors;
2 zeigt Mengen von Kreuzkorrelationsmetriken a_xy für eine Gruppe aufeinanderfolgender Rahmen.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen weist die Gruppe M Antennen 2 in einer Polarisation und M Antennen in einer orthogonalen Polarisation auf. Jede der M antennen in jeder Polarisation ist mit einem jeweiligen Empfänger 4 verbunden. Die durch die Gruppe empfangenen Signale sind GMSK-moduliert (Gaussian Minimum Shift Key). Die Empfangssignale werden in den Empfängern 4 derotiert, um Differenzphasencodierung der GMSK-Signale zu entfernen. Das derotierte Signal von jedem Empfänger wird einem Analog-Digital-Wandler 6 zugeführt, wo es abgetastet und quantisiert wird, und die quantisierten Abtastwerte werden in codierte Digitalsignale umgewandelt.
Die digitalisierten derotierten Signale werden in einem Speicher 8 gespeichert, aus dem sie in Reihenfolge ausgelesen werden können.
Für Gruppen i von 8 aufeinanderfolgenden Rahmen wird ein iteratives Verfahren ausgeführt, um dem mobilen Endgerät eine Richtung D_i zuzuschreiben.
Innerhalb jeder Iteration werden die gespeicherten digitalisierten derotierten Signale iterativ räumlich verarbeitet, um die Wirkung zu erzeugen, daß die Gruppe eine Hauptkeule in ihrem Richtdiagramm in einer Mehrzahl verschiedener aufeinanderfolgender Richtungen aufweist.
Die räumliche Verarbeitung kann durch Gewichtung der durch jede Antenne empfangenen Signale und Summieren der gewichteten Signale erreicht werden. Der Raumprozessor kann physikalisch sein oder durch einen oder mehrere Datenprozessoren simuliert werden. Die Verarbeitung wird in beiden Fällen schneller als in Echtzeit ausgeführt, so daß alle verschiedenen Richtungen in einem Rahmen verarbeitet werden.
Ungeachtet dessen, ob der Raumprozessor physikalisch oder virtuell ist, wird in jedem Zweig 10 das Signal durch einzelne komplexe Gewichtungen 12 gewichtet. Die gewichteten Signale der Zweigsignale werden in einem Summierer 16 summiert. Die Gewichtungen müssen gleiche Größe aber unterschiedliche Phasen aufweisen, um die Hauptkeule von –60° bis +60° durch 120° abzulenken.
In jedem Rahmen der durch ein mobiles Endgerät 18 übertragenen Signale gibt es ein Mittambel mit einer bekannten Trainingsfolge von 26 Symbolen. Es gibt eine Mehrzahl von verschiedenen Trainingsfolgen und das mobile Endgerät wird durch die Basisstation angewiesen, welche Folge zu senden ist. Die Trainingsfolge wird nicht vom mobilen Endgerät wiederverwendet, was das Endgerät 18 stören könnte, so daß sie unterschieden werden können.
In einem Beispiel gibt es 4 Antennen in einer Polarisation und 4 Antennen in einer orthogonalen Polarisation. In jeder Richtung und getrennt für jede Polarisation wird eine Kreuzkorrelation an dem vom Summierer 16 ausgegebenen summierten Signal und der bekannten Trainingsfolge durchgeführt, um eine Zwischenkreuzkorrelationsmetrik abzuleiten. Die Kreuzkorrelation wird für eine Gruppe von 5 Symbolen 11 mal iterativ durchgeführt, wobei die bekannte Trainingsfolge um ein Symbol relativ zu der aus dem Speicher ausgelesenen Gruppe von 5 Signalen zwischen aufeinanderfolgenden Iterationen gleitet. Die Zwischenkreuzkorrelationsmetrik mit dem höchsten Wert wird ausgewählt und für jede Richtung wird eine Richtungsmetrik a berechnet
wobei p (1 bis 2) die Polarisation, y (1 bis 25) die Richtung und x (1 bis 8) die Menge von Metriken für diesen Rahmen darstellen.
Die Leistung des Empfangssignals kann zweckdienlicherweise durch Summieren des Abstandes des Empfangssignals von einem gesetzten Pegel Null berechnet werden.
Die Richtungsmetrik wird für eine Gruppe i von 8 aufeinanderfolgenden Rahmen berechnet. Die Metriken für eine Gruppe von Rahmen sind in 2 dargestellt. Die Metriken für jede Richtung werden über die 8 Rahmen in der Gruppe summiert.
Die Richtungsmetriken für jede Richtung werden summiert.
Die Richtung D_i mit dem höchsten Wert von summierten Richtungsmetriken A_y wird für die Gruppe i gewählt.
Der Vorgang wird 13 mal wiederholt, i = 1 bis 13, wodurch insgesamt 104 Rahmen abgedeckt werden.
Der Durchschnittswert D_av = Σ i=13 / i=1D_i/13 wird berechnet und dem mobilen Endgerät wird die Durchschnittsrichtung D_av zugeschrieben.
Beim Berechnen des Mittelwerts D_av können offensichtlich wilde Werte von D_i verworfen werden. So kann beispielsweise ein Zwischenmittelwert berechnet werden, mehr als eine vorbestimmte Entfernung von dem Mittelwert entfernt liegende Richtungen D_i können verworfen werden und der Mittelwert kann neu aus den übrigen Werten von D_i berechnet werden.
Da sich das mobile Endgerät herumbewegen kann, wird die Richtung alle 104 Rahmen neu berechnet. Um weiteren Schutz gegen wilde Ergebnisse zu bieten kann die Änderung von einer zugeschriebenen Richtung zur nächsten auf einen Höchstwert begrenzt werden.
Nach Zuschreiben einer Richtung für das mobile Endgerät kann die Antennengruppe gesteuert werden, um eine Hauptkeule im Richtdiagramm für Abwärtssignale in der Richtung des mobilen Endgeräts zu erzeugen, wodurch mögliche Störung in anderen Richtungen verringert wird.

Claims

Verfahren, um dem Ort eines mobilen Endgeräts von einer Antennengruppe aus eine Richtung zuzuschreiben, mit folgenden Schritten: Speichern einer Folge von Symbolen von jeder Antenne in der Gruppe, wobei die gespeicherte Folge eine bekannte Trainingsfolge enthält; wiederholtes räumliches Verarbeiten der Folge gespeicherter Symbole, um die Wirkung zu erzeugen, daß die Gruppe eine Hauptkeule in ihrem Richtdiagramm in mehreren verschiedenen aufeinanderfolgenden Richtungen aufweist; Berechnen einer Menge von Kreuzkorrelationsmetriken durch Berechnen einer Kreuzkorrelationsmetrik für jede Richtung zwischen den kombinierten Signalen und der bekannten Trainingsfolge; Berechnen des Verhältnisses der Kreuzkorrelationsmetrik für jede Richtung zu der Leistung der kombinierten Signale für diese Richtung, um eine Menge von Richtungsmetriken zu erzeugen; und Zuschreiben einer Richtung für das mobile Endgerät unter Verwendung der Richtungsmetriken, um zu bestimmen, welche Richtung die wahrscheinlichste ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leistung der kombinierten Signale durch Berechnen des Mittelwerts des Abstands der kombinierten Signale von einem gesetzten Pegel bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kreuzkorrelationsmetrik durch Berechnen von Zwischenkreuzkorrelationsmetriken berechnet wird, die von unterschiedlichen Positionen in den kombinierten Signalen aus beginnen; und Auswählen der besten Zwischenkreuzkorrelationsmetrik für jede Richtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Menge von Richtungsmetriken für eine Gruppe von aufeinanderfolgenden Rahmen in den Empfangssignalen berechnet wird und die Metriken für jede Richtung summiert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Zwischenentscheidung getroffen wird, die eine Richtung gemäß der besten der summierten Richtungsmetriken für jede Gruppe zuschreibt und eine periodische Entscheidung getroffen wird, die eine Richtung zuschreibt, die der Mittelwert der in einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Zwischenentscheidungen zugeschriebenen Richtungen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Mittelwert auf Richtungen begrenzt ist, die in Zwischenentscheidungen zugeschrieben werden, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Änderung zwischen in periodischen Entscheidungen zugeschriebenen aufeinanderfolgenden Richtungen auf einen vorbestimmten Wert begrenzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennengruppe in zwei unterschiedlichen Polarisationen orientierte Antennen enthält.