DE69901605T2

DE69901605T2 - Diversity-Übertragung in einem Mobilfunksystem

Info

Publication number: DE69901605T2
Application number: DE69901605T
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl. Ing. Tangemann
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: US6636495B1; DE69901605D1; EP1063790B1; CN1279568A; CN1130936C; ES2178364T3; JP2001036443A; EP1063790A1; KR20010007526A; AU3009800A

Description

Die Erfindung betrifft ein Sende-Diversity-Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Funkfeststation für ein Mobilfunksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Aus dem Dokument "UTRA FDD; Physical layer procedures" mit der Bezeichnung "3GPP RAN S1.14 V2.0.0", das im Rahmen der Standardisierung des zukünftigen Mobilfunksystems UMTS (universal mobile telecommunications system) von der Standardisierungsorganisation 3GPP (Third Generation Partnership Project) im April 1999 publiziert wurde, werden ein Sende-Diversity-Verfahren für ein Mobilfunksystem und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Funkfeststation beschrieben. Dort wird in dem Kapitel 8 "Feedback mode transmit diversity" auf den Seiten 23 bis 25 eine Funkfeststation beschrieben, die über zwei zueinander beabstandete Antennen ein erstes und ein zweites Sendesignal sendet. Die Sendesignale unterscheiden sich durch verschiedene Pilotsequenzen, d. h. durch verschiedene Kennungen, anhand derer die beiden Antennenpfade und damit die beiden Funkübertargungswege markiert werden. Somit kann am Empfangsort eine Amplituden- und Phasendifferenz, die dort zwischen den beiden Sendesignalen auftritt, ermittelt werden. Die sich am Empfangsort befindende Mobilstation sendet ein Rückmeldungssignal an die Funkfeststation zurück, um anzuzeigen, welche Amplituden- und Phasendifferenz auftritt, so daß daraufhin die Amplitude und Phasenlage am Sendeort korrigiert werden kann. Da in dem bekannten Verfahren nur ein einziges Rückmeldungssignal übertragen wird, kann eine Korrektur auch nur zwischen zwei Antennen vorgenommen werden. Es ist jedoch wünschenswert, ein Sende-Diversity-Verfahren für mehr als zwei Antennen bereitzustellen und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Funkfeststation vorzuschlagen.
Die Gegenstände der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 7 sind aus EP-A-0 923 203 bekannt.
Aus US 5,652,764 ist ein Mobilfunksystem bekannt, bei dem eine Funkfeststation nach dem Sende-Diversity-Verfahren Funksignale über zwei zueinander beabstandete Antennen abstrahlt. Dazu wird ein Sendesignal mit zwei verschiedenen zueinander orthogonalen Codes gespreizt, um zwei verschiedenen gespreizte Sendesignale zu erzeugen, die dann über die beiden beabstandeten Antennen abgestrahlt werden. Die Mobilstation, die diese Sendesignale empfängt, kann anhand der Codes die Sendesignale erkennen. Die Codes sind also Kennungen; sie werden in der Funkfeststation durch zwei Sendeteile erzeugt, die mit sogenannten Code-Generatoren ausgestattet sind. Demnach enthält die dort beschriebene Funkfeststation ein erstes Sendeteil und ein zweites Sendeteil, welche aus einem Sendesignale ein erstes Sendesignal mit einer ersten Kennung bzw. ein zweites Sendesignal mit einer zweiten Kennung bilden. Die Mobilstation, die aufgrund der verschiedenen Kennungen die beiden Sendesignale voneinander unterscheiden kann, ist auch in der Lage, eine am Empfangsort zwischen den beiden Sendesignalen auftretende Amplituden- und Phasendifferenz zu ermitteln. Beim Empfang wird durch eine konstruktive Überlagerung der beiden Sendesignale wird ein Diversity-Gewinn erzielt, der um so größer ist, je geringer die auftretende Amplituden- und Phasendifferenz ist. Das bekannte Sende- Diversity-Verfahren wird mittels zwei zu einander beabstandeter Antennen durchgeführt. Es ist jedoch wünschenswert, das Verfahren auch auf mehr als zwei Antennen anzuwenden, insbesondere auf Antennenanordnungen und auf phasengesteuerte Gruppenantennen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Sende-Diversity-Verfahren für mehr als zwei Antennen vorzuschlagen und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Funkfeststation vorzuschlagen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Sende-Diversity-Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Funkfeststation mit den Merkmaien des Anspruchs 7.
Demnach werden mehr als zwei Antennen verwendet, wobei in einem ersten Schritt die Antennen in eine erste Antennengruppe und in eine zweite Antennengruppe aufgeteilt werden, und wobei in einem zweiten Schritt das erste Sendesignal über die erste Antennengruppe und das zweite Sendesignal über die zweite Antennengruppe abgestrahlt werden. Außerdem werden zumindest einmal in einem späteren Schritt eine neue erste Antennengruppe und eine neue zweite Antennengruppe gebildet und anschließend der zweite Schritt wiederholt. Durch diese Maßnahmen wird das Sende-Diversity-Verfahren auf mehrere Antennengruppen angewendet, die jeweils einen Teil der mehr als zwei Antennen umfassen, wobei anhand von verschiedenen Aufteilungen der Antennen mehrmals zwei Antennengruppen gebildet werden und das Sende-Diversity- Verfahren mehrmals zyklisch durchlaufen wird. Dadurch stellt sich mit jedem Zyklus eine andere zu korrigierende Amplituden- und/oder Phasendifferenz ein. Durch die zyklische Wiederholung des Sende- Diversity-Verfahrens kann auf einfache Weise ein hoher Diversity-Gewinn erzielt werden, wenn mehrere Antennen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Funkfeststation zeichnet sich dadurch aus, daß sie mit mehr als zwei Antennen verbundenen ist, daß sie Zuordnungsmittel enthält, um jede Antenne einem der beiden der Sendeteile zuzuordnen, und daß sie mit den Zuordnungsmitteln verbundene Rechen- und Steuermittel enthält, die die Antennen in eine erste Antennengruppe und in eine zweite Antennengruppe aufteilen und die das Zuordnen so steuern, daß die erste Antennengruppe mit den ersten Sendeteil und die zweite Antennengruppe mit dem zweiten Sendeteil verbunden sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach ist es besonders vorteilhaft, wenn in einem dritten Schritt das erste und zweite Sendesignal empfangen werden und eine Amplituden- und/oder Phasendifferenz ermittelt wird, die zwischen den beiden Sendesignalen am Empfangsort auftritt, und wenn in einem nächsten Schritt diese Amplituden- und/oder Phasendifferenz zum Sendeort übermittelt wird und dort die Amplitude bzw. Phasenlage für eine der beiden Antennengruppen verändert wird. Die Funkfeststation, von der die Sendesignale ausgesendet werden, erhält also von der Mobilstation ein Korrektursignal, das die am Empfangsort auftretende Amplituden- und/oder Phasendifferenz angibt. Die Funkfeststation nutzt dieses Korrektursignal zur Korrektur der Amplitude bzw. Phasenlage, so daß die Sendesignale nun am Empfangsort gleichstark sowie phasengleich eintreffen und konstruktiv überlagert werden können, um einen hohen Diversity-Gewinn zu erzielen.
Es ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn die Amplituden- und/oder Phasenlage für eine der beiden Antennnengruppen verändert werden durch komplexe Gewichtung derjenigen Sendesignale, die über diese Antennengruppe abgestrahlt werden.
Für den Fall, daß eine Anzahl von M Antennen verwendet wird, wobei die Anzahl M eine Potenz zur Basis 2 ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn für die Aufteilung der M Antennen eine aus MxM Elementen bestehende Walsh-Hadamard-Matrix gebildet wird, deren M Spalten jeweils einer der M Antennen zugeordnet werden und von deren M Zeilen diejenigen M-1 Zeilen, die auf die erste Zeile folgen, jeweils eine Zuordnung der Antennen zu einer der beiden Antennengruppen angeben. Durch die Bildung dieser Matrix werden auf einfache Weise insgesamt M-1 verschiedene Aufteilungsmöglichkeiten berechnet, die jeweils für einen Durchlauf des Verfahrens zur Aufteilung der Antennen in die Antennengruppe herangezogen werden können. Mit diesen M-1 verschiedenen Aufteilungsmöglichkeiten können die M Antennen nahezu optimal aneinander angepaßt werden, da die Walsh-Hadamard-Matrix genau M-1 zueinander orthogonale Zuordnungen liefert.
Es ist außerdem besonders vorteilhaft, wenn das Verfahren in einer Funkfeststation durchgeführt wird, die mit einer Antennenanordnung verbunden ist, die aus den mehr als zwei Antennen gebildet wird, und wenn die Funkfeststation komplexe Wichtungsstufen enthält, die mit Rechen- und Steuermitteln verbunden sind und die die Amplituden- und Phasenlagen der über die Antennenanordnung abgestrahlten Sendesignale verändern in Abhängigkeit von Steuersignalen, die die Rechen- und Steuermittel erzeugen. Eine derart ausgestattete Funkfeststation ist besonders geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Sende- Diversity-Verfahrens gemäß dem Raum- oder dem Polarisations-Diversity- Prinzip.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Antennengruppe als phasengesteuerte Gruppenantenne ausgebildet ist. Dadurch kann das Sende-Diversity-Verfahren im Rahmen einer SDMA- Funkübertragung (SDMA: space division multiple access) erfolgen und kann eine große Teilnehmerzahl durch Wiederverwendung der Funkressourcen (reuse) gleichzeitig versorgt werden.
Die Erfindung und weitere sich daraus ergebende Vorteile werden nun anhand der begefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Mobilfunksystems mit einer erfindungsgemäßen Funkfeststation darstellt;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren wiedergibt; und
Fig. 3 anhand von Vektoren die durch das Verfahren erzielte Verbesserung der Funkübertragung veranschaulicht.
In Fig. 1 ist der Aufbau eines Mobilfunksystems mit einer Funkfeststation NB und mit einer Mobilstation MS dargestellt. Die Funkfeststation ist mit einer Antennenanordnung AAR verbunden, die aus vier Antennen 1, 2, 3 und 4 besteht. Von der Antennenanordnung AAR werden Sendesignale nach dem später beschriebenen Sende-Diversity-Verfahren abgestrahlt. Dazu enthält die Funkfeststation ein erstes Sendeteil MXA und ein zweites Sendeteil MXB, die aus einem Sendesignal ein erstes Signal A und zweites Signal B bilden. Die beiden gebildeten Signale A und B unterscheiden sich durch verschiedene Kennungen. In diesem Beispiel ist das Sendesignal ein CDMA-Signal, und es werden als Kennungen zwei verschiedene Pilotsequenzen verwendet, die zueinander orthogonal sind. Die Sendeteile MXA und MXB sind Multiplexer, von denen der eine die erste Pilotsequenz und der andere die zweite Pilotsequenz zu dem Sendesignal hinzufügt, um das erste Signal A bzw. das zweite Signal B zu erzeugen. Erfindungsgemäß werden diese beiden Signale A und B dann in die Antennenanordnung AAR derart eingespeist, daß sie über verschiedene Antennen abgestrahlt und entsprechend dem Diversity-Prinzip auf verschiedenen Funkpfaden übertragen werden.
Zur Einspeisung der Signale A und B in die Antennenanordnung AAR enthält die Funkfeststation Zuordnungsmittel SW, die ein jedes der beiden Sendeteile MXA und MXB mit jeder Antennen 1 bis 4 verbinden können. Außerdem enthält die Funkfeststation Rechen- und Steuermittel CTR, die mit den Zuordnungsmitteln verbunden sind und diese steuern, um jede Antenne einem der Sendeteile zuzuordnen. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind zunächst die Antennen 1 und 3 mit dem ersten Sendeteil MXA verbunden und sind die Antennen 2 und 4 mit dem zweiten Sendeteil MXB verbunden. Das Herstellen dieser Verbindungen ist frei wählbar und erfolgt entsprechend einer noch später beschriebenen Aufteilung der Antennen 1 bis 4 in zwei verschiedene Antennengruppen. In Fig. 1 bilden die Antennen 1 und 3 eine erste Antennengruppe und die Antennen 2 und 4 eine zweite Antennengruppe.
Die Funkfeststation NB enthält außerdem komplexe Wichtungsstufen, die in die Antennenzweige eingefügt sind und die jeweils die Amplitude- und Phasenlage des von der Antenne abgestrahlten Sendesignals einstellen. Auch diese komplexen Wichtungsstufen, wie etwa die in Fig. 1 gezeigten Wichtungsstufen W1 und W3, werden von den Rechen- und Steuermitteln CTR gesteuert. Außerdem enthält die Funkfeststation NB den Wichtungsstufen nachgeschaltete Stufen SPR zur Spreizung der Sendesignale mittels Mehrkanalübertragungscodes (channelization codes) und Verwürflungscodes (scrambling codes). Darüberhinaus enthält die Funkfeststation NB diesen Stufen SPR nachgeschaltete Hochfrequenzstufen RF, die die Sendesignale aus dem Basisband in das Funkübertragungsband umsetzen. Die Fig. 1 zeigt beispielhaft für viele Funkübertragungskanäle das Blockschaltbild für einen Funkübertragungskanal.
Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 1 werden zunächst von der ersten Antennengruppe mit den Antennen 1 und 3 das erste Signal A abgestrahlt und von der zweiten Antennengruppe mit den Antennen 2 und 4 das zweite Signal B abgestrahlt. Aus Sicht der Mobilstation MS, die sich im Fernfeld der Antennenanordnung AAR befindet, unterscheidet sich das Abstrahlen der beiden Signale A und B über die beiden Antennengruppen nicht von einem Abstrahlen über zwei herkömmliche Diversity-Antennen.
Das bedeutet, daß die Mobilstation MS die beiden Signale A und B im wesentlichen über zwei verschiedene Funkpfade empfängt, die sich durch verschiedene Funkfelddämpfungen und durch verschiedene Signallaufzeiten pdA und pdA voneinander unterscheiden. Diese Unterschiede wirken sich aus als eine am Empfangsort auftretende Amplituden- und Phasendifferenz. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in der die Fig. 1 lediglich die Phasendifferenz phi dargestellt, die am Empfangsort zwischen den beiden Signalen A und B auftritt. Nur falls diese Phasendifferenz Null oder annähernd Null ist, kann beim Empfang der beiden Signale ein hinreichend großer Diversity-Gewinn erreicht werden. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Sende-Diversity-Anordnung wird hier unter Verwendung von vier Antennen ein zusätzlicher Diversity- Gewinn von etwa 6dB erzielt. Die Mobilstation MS meldet, die von ihr ermittelte Phasendifferenz phi in Form eines Korrektursignals zurück an die Funkfeststation NB, deren Steuerung CTR dann eine Änderung der Phasenlage in denjenigen komplexen Wichtungsstufen W1 und W3 bewirkt, die mit einer der Antennengruppen (hier die Antengruppe mit den Antennen 1 und 3) verbunden sind. Es wird also eine über die Mobilstation geschlossene Regelschleife CL aufgebaut. In diesem Beispiel wird aufgrund des rückgemeldeten Korrektursignals zunächst die Phasenlage für die ersten Antennengruppe, d. h. für die Antennen 1 und 3, verändert. Ist dieses Korrekturverfahren beendet, so werden neue Antennengruppen gebildet und das Korrekturverfahren wird anhand dieser neuen Antennengruppen wiederholt. Beispielsweise bilden dann die Antennen 1 und 4 die neue erste Antennengruppe und die Antennen 2 und 3 die neue zweite Antennengruppe. Auf diese Art und Weise wird das Korrekturverfahren mehrfach zyklisch durchlaufen.
Die Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Sende- Diversity-Verfahren 100, welches die zuvor anhand der Fig. 1 beschriebene Funkfeststation und Mobilstation durchführen. Im folgenden wird auf diese beiden Fig. 1 und 2 Bezug genommen.
Das Verfahren 100 enthält die Schritte 110 bis 160 und beginnt nach dem Start S mit einem ersten Schritt 110, den die Funkfeststation ausführt. In diesem ersten Schritt 110 werden durch die Rechen- und Steuermittel der Funkfeststation die Antennen in zwei Antennengruppen aufgeteilt. Die erste Antennengruppe enthält die Antennen 1 und 3 und die zweite Antennengruppe die Antennen 2 und 4.
Dann werden in einem zweiten Schritt 120 die erste Antennengruppe mit dem ersten Sendeteil und die zweite Antennengruppe mit dem zweiten Sendeteil verbunden, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dementsprechend strahlen die erste Antennengruppe mit den Antennen 1 und 3 das erste Signal A und die zweite Antennengruppe mit den Antennen 2 und 4 das zweite Signal B ab.
In einem nächsten Schritt 130 werden diese Signale A und B von der Mobilstation MS empfangen. Aufgrund von verschiedenen Funkübertragungswegen tritt zwischen den beiden empfangenen Signalen in diesem Beispiel zwar eine zu vernachlässigende Amplitudendifferenz auf, aber auch eine nicht zu vernachlässigende Phasendifferenz phi, die von der Mobilstation MS ermittelt wird.
In einem nächsten Schritt 140 wird von der Mobilstation MS diese Phasendifferenz an die Funkfeststation NB übermittelt, die dann die Phasenlage für die erste Antennengruppe, d. h. für die Antennen 1 und 3, ändert. Die nach der Korrektur der Phasenlage gesendeten Signale A und B können dann von der Mobilstation MS empfangen und konstruktiv überlagert werden, um einen Diversity-Gewinn zu erzielen.
In einem nächsten Schritt 150 wird geprüft, ob das Korrekturverfahren noch einmal anhand von zwei neuen Antennengruppen durchgeführt werden soll. Als Kriterium für diese Prüfung wird diejenige Zahl herangezogen, die angibt, wie oft bereits Antennengruppen gebildet wurden, d. h. wie oft eine Gruppeneinteilung ausgeführt wurde. Da hier insgesamt vier Antennen 1 bis 4 verwendet werden, sind bis zu drei verschiedene Gruppeneinteilungen möglich, nämlich:
a) Antennengruppen (1, 3) und (2, 4);
b) Antennengruppen (1, 4) und (2, 3) und
c) Antennengruppen (1, 2) und (3, 4).
In diesem Beispiel wurde lediglich einmal eine Gruppeneinteilung ausgeführt, nämlich die Gruppeneinteilung a) im Schritt 110. Daher wird in dem Schritt 150 entschieden, daß nochmals eine andere Gruppeneinteilung erfolgen soll. Dazu verzweigt das Verfahren zu einem nächsten Schritt 160, in dem zwei neue Antennengruppen, nämlich die Antennengruppen (1, 4) und (2, 3) entsprechend der Gruppeneinteilung b) gebildet werden. Danach werden erneut die Schritte 120 bis 140 zur Korrektur der Amplitude und Phasenlage durchgeführt. Anschließend wird im Schritt 150 wieder geprüft, wieviele verschiedene Gruppeneinteilungen bereits gemacht wurden. In diesem Beispiel wurden bereits zwei von drei möglichen Gruppeneinteilungen gemacht, so daß die Schritte 160 und 120 bis 140 noch ein letztes Mal zyklisch durchlaufen werden, wobei im Schritt 160 jetzt die Antennen entsprechend der Gruppeneinteilung c) aufgeteilt werden. Insgesamt wurden also dreimal je zwei verschiedene Antennengruppen gebildet und für eine Korrektur der Amplituden und Phasenlagen herangezogen.
Darauf folgt ein Schritt 170, wo geprüft wird, ob die Qualität der Funkübertragung sich aufgrund der Bewegungen der Mobilstationen verändert hat. Ist dies der Fall, so ist eine Wiederholung des ganzen Verfahrens 100 beginnend mit dem Schritt 110 angezeigt. Ist dies nicht der Fall, so kann das Verfahren beendet werden. Das Verfahren 100 umfaßt also einen äußeren Zyklus mit den Schritten 110 bis 170 und einen inneren Zyklus mit den Schritten 120 bis 160.
Der innere Zyklus muß nicht zwingend so oft durchlaufen werden, bis alle möglichen Gruppenaufteilungen zur Korrektur herangezogen wurden. Es kann auch schon genügen, nur eine begrenzte Anzahl von Zyklen zu durchlaufen, die ausreicht, um einen hinreichend großen Diversity-Gewinn zu erzielen. Dies soll die Fig. 3 veranschaulichen:
Die Fig. 3 ist unterteilt in fünf Teilfiguren, die jeweils eine Momententaufnahme im Verlauf des Verfahrens darstellen. Die von links nach rechts zu betrachtende Anordnung der Teilfiguren gibt die zeitliche Abfolge der Momentaufnahmen wieder. Jede Teilfigur zeigt vier Vektoren, von denen jeweils einer die Übertragungsfunktion eines der vier Funkübertragungswege wiedergibt (s. auch Fig. 1): Der Vektor 1 steht für den Funkübertragungsweg von der Antenne 1 zur Mobilstation MS, der Vektor 2 steht für den Funkübertragungsweg von der Antenne 2 zur Mobilstation MS usw..
Aufgrund der verschiedenen Ausbreitungsbedingungen auf den einzelnen Funkübertragungswegen unterscheiden sich die Vektoren 1 bis 4 voneinander in Amplitude und Phase. Dies wird durch die unterschiedlichen Längen und Orientierungen der Vektoren dargestellt. Die einzelnen Vektoren 1 bis 4 überlagern sich am Empfamgsort, d. h. am Empfänger der Mobilstation, zu einem resultierenden Vektor, der der Gesamtübertragungsfunktion des Diversity-Funkkanals entspricht. Der Diversity-Gewinn ist umso größer, je konstruktiver sich die einzelnen Vektoren 1 bis 4 überlagern, d. h. je länger der resultierende Vektor ist. Durch das oben beschriebene Verfahren werden nun die Phasenlagen an den Antennen derart aufeinander abgestimmt, daß die einzelnen Vektoren 1 bis 4 dieselbe Orientierung einnehmen und daß der resultierende Vektor möglichst lang wird. Dieser Vorgang wird durch die Fig. 3 veranschaulicht, in welcher die schrittweise Korrektur der Phasenlagen dargestellt ist.
Die linke Teilfigur zeigt zunächst die Ausgangsituation, bei der die Antennen noch nicht aufeinander abgestimmt sind, wodurch die einzelnen Vektoren 1 bis 4 stark voneinander abweichende Phasenlagen einnehmen. Der resultierende Vektor (s. gepunktete Linie) ist demnach deutlich kürzer als die Summe der Längen der einzelnen Vektoren 1 bis 4. Die Überlagerung der einzelnen Vektoren ist also bei weitem nicht optimal und muß verbessert werden. Daher werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren (s. auch Schritte 110 bis 140 in Fig. 2) zunächst eine aus den Antennen 3 und 1 bestehende erste Antennengruppe und eine aus den Antennen 4 und 2 bestehende zweite Antennengruppe gebildet. Diese Maßnahme wird durch die in der nächsten Teilfigur gezeichnete Gruppierung der Vektoren 4, 2, 3 und 1 sowie durch die dort gezeichneten Summenvektoren 4+2 und 3+1 (s. gestrichelte Linien) dargestellt. Danach wird die Phasenlage des Summenvektors 3+1, d. h. für die erste Antennengruppe, so veändert, daß beide Summenvektoren dieselbe Orientierung einnehmen. Wie es in der dritten Teilfigur dargestellt ist, überlagern sich die Vektoren nun zu einem neuen resultierenden Vektor, der bereits etwas länger ist als der anfänglich gezeigte Vektor. Die erste Gruppenbildung und die danach durchgeführte Korrektur der Phasenlagen ist abgeschlossen und es wurde bereits ein zusätzlicher Diversity-Gewinn erzielt, der durch den Längenzuwachs des resultierenden Vektors angezeigt wird.
Das Verfahren wird nun durch eine neue, zweite Gruppenbildung fortgesetzt (s. auch Schritt 160 in Fig. 2). Dazu werden eine aus den Antennen 4 und 1 bestehende neue erste Antennengruppe und eine aus den Antennen 3 und 2 bestehende zweite Antennengruppe gebildet. Diese Maßnahme wird durch die in der vierten Teilfigur gezeichnete Gruppierung der Vektoren 4, 1, 2 und 3 sowie durch die gezeichneten Summenvektoren 4+1 und 2+3 (s. gestrichelte Linien) dargestellt. Dann wird die Phasenlage für die neue erste Antennengruppe verändert, d. h. die Vektoren 2 und 3 werden gedreht, so daß die Summenvektoren 4+1 und 2+3 dieselbe Orientierung haben (s. auch Schritte 120 bis 140 in Fig. 2). Wie es anhand der letzten Teilfigur zu sehen ist, ergibt sich ein resultierender Vektor, der ein Länge hat, die nun fast der Summe der Längen aller einzelnen Vektoren 1 bis 4 entspricht. Demnach sind die Antennen nun nahezu optimal aufeinander abgestimmt. Es wird nahezu der maximal mögliche Diversity-Gewinn erreicht und das Verfahren könnte beendet werden. Auch könnten alle möglichen Antennenanordnungen gebildet werden und diejenige mit dem höchsten Diversity-Gewinn ausgewählt werden.
Mit Hinweis auf die Fig. 1 und 2 bedeutet jede neue Bildung von Antennengruppen im Schritt 160, daß auch die Zuordnungsmittel SW neue Verbindungen von dem ersten Sendeteil MXA zu den Antennen 1 und 4 herstellt. Die Zuordnungmittel können etwa eine Schaltmatrix mit zwei Eingängen und vier Ausgängen enthalten.
Aufgrund der verschiedenen Gruppeneinteilungen werden mit jedem Zyklus die Signale A und B über neue Antennengruppen abgestrahlt. Die Mobilstation MS, die die Signale empfängt, ermittelt jeweils eine neue Phasendifferenz, die sich von der zuvor ermittelten Phasendifferenz unterscheiden dürfte. Auch diese neue Phasendifferenz wird an die Funkfeststation gemeldet, die dann die Phasenlage für eine der beiden Antennengruppen neu einstellt. Gleichermaßen kann auch die Amplitude für die Antennengruppe eingestellt werden. Mit jedem Zyklus wird erneut eine Amplituden- und Phasenkorrektur an der Antennanordnung vorgenommen und wird der Diversity-Gewinn erhöht.
In dem beschriebenen Beispiel mit insgesamt vier Antennen sind drei verschiedene Aufteilungen in Antennengruppen denkbar, nämlich die Aufteilung "1 mit 3 und 2 mit 4", die Aufteilung "1 mit 4 und 2 mit 3", und die Aufteilung "1 mit 2 und 3 mit 4". Das beschriebene Verfahren kann also dreimal wiederholt werden, um den Diversity-Gewinn zu erhöhen. Bei einer größeren Anzahl von Antennen ist auch eine deutlich größere Anzahl von Durchläufen möglich.
Bei Verwendung einer großen Anzahl von Antennen ist es zur Bildung der Antennengruppen hilfreich, wenn eine sogenannte Walsh-Hadamard- Matrix gebildet wird. Dabei wird davon ausgegangen, daß eine Anzahl von M Antennen verwendet wird, die eine Zweierpotenz ist, d. h., daß M = 2N Antennen verwendet werden. In diesem Fall kann eine symmetrische Walsh-Hadamard-Matrix mit MxM Elementen gebildet werden, wobei die Spalten jeweils einer der M Antennen zugeordnet sind und die Zeilen angeben, zu welcher der beiden Antennengruppen die jeweilige Antenne zugeordnet wird. Werden z. B. 8 Antennen verwendet (M = 8), so sieht die Walsh-Hadamard-Matrix H wie folgt aus:
Die Zeilen der Matrix stellen 8stellige Walsh-Hadamard-Codes dar. Zunächst werden die Spalten den Antennen zugeordnet, d. h. die Spalte 1 wird der Antenne 1, die Spalte 2 wird der Antenne 2, die Spalte 3 wird der Antenne 3 zugeordnet usw.. Dann werden die Zeilen, die auf die erste Zeile folgen, ausgewertet. Jede Zeile gibt eine Gruppeneinteilung an, wobei das Symbol +1 die Zugehörigkeit zur Gruppe A und das Symbol -1 die Zugehörigkeit zur Gruppe B bedeutet. Beispielsweise ergibt die Zeile 2 die folgende Gruppeneinteilung an: Die erste Antennengruppe umfaßt die Antennen 1, 3, 5 und 7 und die zweite Antennengruppe umfaßt die Antennen 2, 4, 6 und 8. Mittels der Walsh-Hadamard-Matrix werden aus den acht Antennen sieben mal Antenngruppen gebildet, d. h. es werden nur M-1 Kombinationen ausgewählt, also weitaus weniger als es an Kobinationsmöglichkeiten gibt. Da die Walsh-Hadamard-Matrix M-1 orthogonale Zeilenvektoren enthält, verhalten sich die M-1 = 7 verschiedenen Kombinationen (Antennengruppen) unkorreliert zueinander. Deshalb wird die Antennenanordnung durch die geringe Anzahl an Antennengruppen bestmöglich repräsentiert.
Die Erfindung ist besonders für den Einsatz in einem CDMA- Mobilfunksystem geignet, da dort bereits Mittel vorhanden sind, mit denen die zu sendenen Funksignale mit verschiedenen Pilotsequenzen versehen werden können. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Funkfeststationen mit phasengesteuerten Gruppenantennen kann außerdem eine Funkübertragung nach dem sogenannten SDMA (space division multiple access)-Verfahren erfolgen.

Claims

1. Sende-Diversity-Verfahren (100), bei dem aus einem Sendesignal ein erstes Signal (A) mit einer ersten Kennung und ein zweites Signal (B) mit einer zweiten Kennung gebildet werden, die über zueinander beabstandete Antennen abgestrahlt werden, wobei mehr als zwei Antennen (1, 2, 3, 4) verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt (110) die Antennen (1, 2, 3, 4) in eine erste Antennengruppe (1, 3) und in eine zweite Antennengruppe (2, 4) aufgeteilt werden, daß in einem zweiten Schritt (120) das erste Signal (A) über die erste Antennengruppe (1, 3) und das zweite Signal (8) über die zweite Antennengruppe (2, 4) abgestrahlt werden, daß zumindest einmal in einem späteren Schritt (160) eine neue erste Antennengruppe (1, 4) und eine neue zweite Antennengruppe (2, 3) gebildet werden und daß anschließend der zweite Schritt (120) wiederholt wird.

2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spätere und der zweite Schritt (160, 120) so oft wiederholt durchlaufen werden, bis die Gesamtzahl der gebildeten Antennengruppen einer vorgebbaren Anzahl, insbeondere der maximal möglichen Anzahl von verschiedenen Antennengruppen, entspricht (150).

3. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Schritt (130) das erste und zweite Signal (A, B) empfangen werden und eine Amplituden- und/oder Phasendifferenz (phi) ermittelt wird, die zwischen den beiden Signalen (A, B) am Empfangsort auftritt, und daß in einem nächsten Schritt (140) diese Amplituden- und /oder Phasendifferenz (phi) zum Sendeort übermittelt wird und dort die Amplitude bzw. die Phasenlage für eine (1, 3) der beiden Antennengruppen verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude und/oder Phasenlage für eine (1, 3) der beiden Antennnengruppen verändert wird durch komplexe Gewichtung (W1, W3) derjenigen Signale (A, B), die über diese Antennengruppe (1, 3) abgestrahlt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von M Antennen verwendet wird, wobei die Anzahl M eine Potenz zur Basis 2 ist, daß für die Aufteilung der M Antennen in zwei Antennengruppen eine aus MxM Elementen bestehende Walsh- Hadamard-Matrix gebildet wird, deren M Spalten jeweils einer der M Antennen zugeordnet werden und von deren M Zeilen diejenigen M-1 Zeilen, die auf erste Zeile folgen, jeweils eine Zuordnung der Antennen zu einer der beiden Antennengruppen angeben, so daß M-1 verschiedene Aufteilungen möglich sind, und daß der vorgebbare Wert für die Anzahl der gebildeten Antennengruppen gleich 2 mal M-1 ist.

6. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren beginnend mit dem ersten Schritt (110) dann erneut durchlaufen wird, wenn die Qualität der Funkübertragung für die Signale (A, B) unter einen vorgebbaren Wert sinkt (170).

7. Funkfeststation (NB) für ein Mobilfunksystem, die mit zueinander beabstandeten Antennen verbunden ist, um nach dem Sende-Diversity- Verfahren zu senden, und die ein erstes Sendeteil (MXA) und ein zweites Sendeteil (MXB) enthält, welche aus einem Sendesignal ein erstes Signal (A) mit einer ersten Kennung bzw. ein zweites Signal (B) mit einer zweiten Kennung bilden, zum Abstrahlen der beiden Signale (A, B) über die zueinander beabstandeten Antennen, wobei die Funkfeststation (NB) mit mehr als zwei Antennen (1, 2, 3, 4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkfeststation (NB) Zuordnungsmittel (SW) enthält, um jede der Antennen (1, 2, 3, 4) jeweils einem der beiden Sendeteile (MXA, MXB) zuzuordnen, und daß die Funkfeststation (NB) mit den Zuordnungsmitteln (SW) verbundene Rechen- und Steuermittel (CTR) enthält, die die Antennen (1, 2, 3, 4) in eine erste Antennengruppe (1, 3) und in eine zweite Antennengruppe (2, 4) aufteilen und die das Zuordnen so steuern, daß die erste Antennengruppe (1, 3) dem ersten Sendeteil (MXA) und die zweite Antennengruppe (2, 4) dem zweiten Sendeteil (MXB) zugeordnet ist.

8. Funkfeststation (NB) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (1, 2, 3, 4) eine Antennenanordnung (AAR) bilden, insbesondere eine Antennenanordnung für Raum- oder Polarisationsdiversity, und daß die Funkfeststation (NB) komplexe Wichtungsstufen (W1, W2) enthält, die mit den Rechen- und Steuermitteln (CTR) verbunden sind und die die Amplituden und die Phasenlagen der über eine (1, 3) der Antennengruppen (1, 2, 3, 4) abgestrahlten Signale (A, B) in Abhängigkeit von Steuersignalen verändern, die die Rechen- und Steuermittel (CTR) erzeugen.

9. Funkfeststation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung eine phasengesteuerte Gruppenantenne ist.