DE69917104T2

DE69917104T2 - CDMA zellulares System mit mehreren Pilot Kanälen

Info

Publication number: DE69917104T2
Application number: DE1999617104
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Minato-ku Sato
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: JP3266091B2; US20050083875A1; US7072325B1; EP0940937B1; JPH11252002A; CN1118980C; EP0940937A2; DE69917104D1; CA2263187A1; EP0940937A3; KR19990077589A; CA2263187C; US7609679B2; KR100333426B1; CN1236238A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Telefon-/tragbares Telefonsystem (zellulares System), das ein Kodemultiplexvielfachzugriff-Schema mit direkter Spreizung (DS-CDMA, direct spread code division multiple access) verwendet und, insbesondere, ein zellulares System, das durch ein Übertragungsverfahren gekennzeichnet ist, das Pilotkanäle zur kohärenten Detektion und Übertragungsleistungssteuerung verwendet.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Als eine herkömmliche Technik der vorliegenden Erfindung ist ein IS-95 System als zellulares Standardsystem in Nordamerika verfügbar.
In einer Vorwärtsverbindung (Basisstation → mobiles Endgerät) nach den IS-95 Spezifikationen, ist ein Pilotkanal vorbereitet, der gemeinsam für Kanäle für alle mobilen Endgeräte verwendet wird, und Signale werden andauernd durch Verwenden von etwa 20% der Übertragungsleistung der Basisstation übertragen. Auf dem Pilotkanal wird ein einzelner Spreizungskode verwendet, der eine relativ große Länge (eine 2¹⁵ Chip-Periode = 26.6 ms) aufweist, und ein nicht-moduliertes Signal (z. B. normalerweise "0") wird übertragen. Der Empfangsbereich eines bestimmten mobilen Endgeräts berechnet den Übertragungspfad des Funksignals, das durch Verwenden dieses Pilotkanals empfangen wird (berechnet die Verzögerung, die Phase und die Amplitude). Dieser Übertragungspfad wird verwendet, um die Entspreizungszeit eines Datenkanals, der an das bestimmte Endgerät adressiert ist, zu bestimmen und kohärente Detektion und RAKE-Kombinieren auszuführen.
Eine andere konventionelle Technik ist ein Breitband-CDMA-Schema (das im folgenden als W-CDMA bezeichnet wird), das noch nicht in die Praxis umgesetzt wurde. Das W-CDMA ist ein Schema, das für das zellulare System der dritten Generation untersucht wurde (IMT-2000). Aktuell werden in Japan Anträge für IMT-2000 Standards durch die Association of Radio Industries and Business (ARIB) vorbereitet.
Nach einem herkömmlichen, vorgeschlagenen W-CDMA-Schema wird ein bekanntes Pilotsymbol (da diese Daten zeit-multiplext mit anderen Daten sind, wird sie als Pilotsymbol bezeichnet, anstatt einem Pilotkanal wie in IS-95) zu einem auf jedes mobile Endgerät ausgerichteten Kanal hinzugefügt.
In IS-95 ist ein Pilotkanal nur in einer Vorwärtsverbindung vorbereitet. In der herkömmlichen W-CDMA sind Pilotkanäle für die entsprechenden Datenkanäle vorbereitet, und so wird ein Pilotsymbol ebenfalls in einer Rückwärtsverbindung hinzugefügt (mobiles Endgerät → Basisstation). Die Empfangsbereiche eines mobilen Endgeräts und einer Basisstation berechnen durch Verwenden dieses Pilotsymbols einen Übertragungspfad wie in IS-95 und der berechnete Übertragungspfad wird verwendet, um die Daten durch einen Datenkanal, der an sich selber adressiert ist, zu entmodulieren.
Ein Pilotsymbol ist beim W-CDMA jedem Datenkanal in der Weise hinzugefügt, um ein effizientes kohärentes Detektionsschema durch Berechnen eines Übertragungspfades zu verwenden, wobei das gleiche Verfahren sowohl in Rückwärtsverbindung als auch in Vorwärtsverbindung verwendet wird, wodurch die Rückverbindungsqualität verbessert wird. Ein anderer Grund für das Hinzufügen von solchen Pilotsymbolen ist, die Funkstrahlung in unnötigen Richtungen durch Ändern der Richtcharakteristik der Basisstationsantenne für jedes mobile Endgerät in einer Vorwärtsverbindung zu verringern, um die Qualität der Vorwärtsverbindung zu verbessern.
Dieses Verfahren wird als eine adaptive Antennen- (adaptive Arrayantennen-) oder intelligente Antennentechnik bezeichnet. Diese Technik ist eine Art von Raummultiplexvielfachzugriff (SDMA, space division multiple access) im Sinne einer Wiederverwendung von Funkwellen bei Raummultiplexing. In einem zellularen CDMA-System, in dem Funkwellen, die die gleiche Frequenz aufweisen in allen Zellen verwendet werden, wird das SDMA als vielversprechende Zukunftstechnik betrachtet.
Das erste Problem im Stand der Technik ist, dass das Verfahren der Vorbereitung eines gemeinsamen Pilotkanals zu allen Endgeräten, wie in IS-95 oben beschrieben, nicht gut mit der Technik des Steuerns der Übertragungsrichtcharakteristik für jedes mobile Endgerät durch Verwenden eines adaptiven Antennenarrays zusammenpasst.
Dass die Antennenrichtcharakteristik der Basisstation sich für das entsprechende mobile Endgerät ändert, bedeutet, dass ein Pilotkanal, durch den Referenzsignale einheitlich in alle Endgerätrichtungen übertragen werden, sich in den Übertragungspfaden von einem Datenkanal, durch den Information durch eine Antenne, deren Richtcharakteristik auf das eigene Endgerät fokussiert ist, übertragen wird, unterscheidet und das Ergebnis der Übertragungspfadberechnung, das durch Verwenden des Pilotkanals erzielt wurde, kann nicht verwendet werden, um die Information durch den Datenkanal zu demodulieren. Beispielsweise können einige der durch Pilotkanäle detektierten Mehrwegkanäle aus dem Bereich der Datenkanalrichtcharakteristik fallen. Zusätzlich gibt es keine Garantie, dass die Tägerwellen in Phase sind.
Das zweite Problem im Stand der Technik ist, dass bei dem Verfahren des Hinzufügens eines Pilotsymbols zu jedem Kanal, wie bei dem herkömmlichen W-CDMA Schema, die Overheads der Pilotsymbole außerordentlich groß werden, resultierend in einer geringen Übertragungseffizienz, insbesondere bei Sprachkommunikation mit einer niedrigen Datenrate.
In dem herkömmlichen W-CDMA Schema werden vier Pilotsymbole in 0.625-ms Intervallen übertragen, die als ein Overhead, der 4.26 kbps entspricht, bei Berücksichtigung einer Fehlerkorrekturkodeeffizienz = 1/3, betrachtet werden können. Dieser Overhead ist nicht klein im Vergleich zu einer Datenrate für Hoch-Effizienz-Sprache, z. B. 8 kbps.
Das dritte Problem im Stand der Technik ist, dass wenn ein Pilotsymbol zu jedem Datenkanal hinzugefügt wird, da eine hohe Leistung nicht zugeordnet werden kann, ein qualitativ hochwertiges Referenzsignal nicht erzielt werden kann, obwohl etwa 20% der gesamten Übertragungsleistung der Basisstation zugeordnet werden können, um ein qualitativ hochwertiges Referenzsignal zu erzielen, wenn ein gemeinsamer Pilotkanal wie in IS-95 oben beschrieben verwendet wird. Das Referenzsignal mit geringer Qualität muss beispielsweise durch Filtern verbessert werden. Dies beeinflusst die Komplexität jedes Endgeräts.
Eine adaptive Arrayantenne ist eine Zukunftstechnik und sollte folglich unter Berücksichtigung von Kosten nicht im frühen Einführungsstadium verwendet werden. Es ist vorzuziehen, dass Investitionen in Ausrüstung ohne jegliche adaptive Arrayantenne im frühen Einführungsstadium vorgenommen werden und Investition in diese Technik als eine verbesserte Technik mit einer Zunahme im Verkehr vorgenommen wird.
Die Übertragungspfadberechnung hängt nicht von den Datenraten ab. Aus diesem Grund kann, wenn eine hohe Datenrate eingestellt ist, z. B. wenn Datendienste mit 384 kbps angeboten werden, der Overhead eines Pilotsymbols vernachlässigt werden. Wenn daher hauptsächlich, langsame Sprachdienste angeboten werden, ist das Schema mit gemeinsamem Pilotkanal vorteilhaft und das Schema mit individuellem Pilotkanal wird in Zukunft eine unentbehrliche Technik werden, unabhängig davon, ob hauptsächlich Hochgeschwindigkeitsdatendienste angeboten werden. Deswegen besteht die Nachfrage nach einem flexiblen System, das fähig ist, mit derartigen Änderungen in den Diensten problemlos zurechtzukommen.
Die Dokumente WO 96/37970, WO 96/37969, WO 98/59512 und GB 2 295 524 A beschreiben ein zellulares System der Art wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert, ein Referenzsignalübertragungsverfahren in einem zellularen System von der Art wie in Anspruch 10 definiert und eine Basisstationsvorrichtung in einem zellularen System von der Art wie in Anspruch 12 definiert. Genauer gesagt:
Die WO 96/37970 beschreibt zwei unterschiedliche Pilotkanäle, die unterschiedliche Information übertragen.
Der erste Pilotkanal wird mit einem vorgegebenen Strahlungsmuster übertragen, beispielsweise ein omni-direktionales Strahlungsmuster, dass die Abdeckung der Zelle entscheidet. Alternativ kann der erste Pilotkanal in einer schmalen Antennenkeule übertragen, die ihre Richtung mit der Zeit ändert, so dass sie die ganze Zelle wie ein Leuchtturmstrahl überstreicht. Der zweite Pilotkanal überträgt ebenfalls in einer schmalen Antennenkeule, die auf eine mobile Station in der gleichen Weise wie ein Verkehrsignal ausgerichtet ist.
Der erste Pilotkanal wird zum Detektieren einer Notwendigkeit einer Übergabe zwischen zwei Basisstationen verwendet, während der zweite Pilotkanal als eine Phasenreferenz zur kohärenten Detektion von Signalen in den mobilen Stationen verwendet werden kann.
Die WO 96/37969 beschreibt eine Basisstation, die einen Pilotkanal zu den mobilen Stationen durch Verwenden von Strahlungsmustern, die sich mit der Zeit ändern, überträgt, das heisst in einem ziemlich schmalen Antennenstrahl, der seine Richtung mit der Zeit wie ein Leuchtturm ändert.
Die WO 98/59512 bezieht sich ebenfalls auf ein CDMA-System, bei dem jede Zelle mindestens zwei unterschiedlichen Pilotkanälen zugeordnet ist, um zu vermeiden, dass der gleiche Pilotkanal in überlappenden Regionen genutzt wird.
Die GB 2 295 524 A beschreibt, genauso wie die WO 96/37969 eine omni-direktionale Antenne für einen abstrahlgesteuerten Kanal bei einer Basisstation, die eine Vielzahl von schmalen Strahlen bereitstellt, die wie ein Leuchtturmstrahl kreisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situation im Stand der Technik gemacht und weist als Hauptziel auf, ein zellulares System bereitzustellen, das ein flexibles Referenzsignalverfahren verkörpert, das in der Lage ist eine optimalen Vorrichtungsanordnung, in Übereinstimmung mit den Inhalten eines benötigten Dienstes, auszuwählen.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Übertragungsverfahren bereitzustellen, das die Notwendigkeit ein Pilotkanal/Datenkanal-Zuordnungsverfahren zu verändern vermeidet, sogar wenn ein System ausgehend von einem Systemeinführungszeitraum in dem hauptsächlich Sprachdienste mit relativ kleinen Verkehr angeboten werden zu einem Systemerweiterungszeitraum hin optimiert wird, in dem hochgeschwindigkeits Datendienste mit großem Verkehr angeboten werden.
Es ist weiterhin ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung eine mobile Endgerätvorrichtung zu vereinfachen, wenn hauptsächlich Sprachdienste angeboten werden, die Transmissionseffizienz zu verbessern und Hochgeschwindigkeitsdatendienste unterzubringen, wenn eine SDMA-Technik in der Zukunft eingerichtet wird.
Um obige Ziele zu erreichen, werden nach den grundlegenden Aspekten der vorliegenden Erfindung, ein zellulares System wie in Anspruch 1 beansprucht, ein Referenzsignalübertragungsverfahren in einem zellularen System wie in Anspruch 10 beansprucht und eine Basisstationsvorrichtung in einem zellularen System wie in Anspruch 12 beansprucht zur Verfügung gestellt.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, dass eine Kombination von Pilot- und Datenkanälen nicht festgelegt ist, sondern dynamisch in Übereinstimmung mit dem Nutzungszustand des Datenkanals geändert werden kann.
In dieser Weise werden eine Vielzahl von Pilokanälen in Übereinstimmung mit dem Nutzungszustand von jedem Datenkanal dynamisch zugeordnet, um einer Vielzahl von Datenkanälen, die die gleiche Antennenrichtcharakteristik aufweisen, zu erlauben, dass sie sich einen Pilotenkanal teilen und folglich Pilotkanalressourcen effektiv verwenden.
Sogar wenn ein herkömmliches System mit einer festen Antennenrichtcharakteristik auf ein fortgeschrittenes System umsteigt, das ausgelegt ist, um Raummultiplex-Wiederverwendung von Frequenzen durch Steuern der Antennenrichtcharakteristik eines adaptiven Antennenarrays oder ähnlichem umzusetzen, besteht keine Notwendigkeit ein Pilotkanal/Datenkanalzuordnungsverfahren zu ändern. Solche ein Umstieg kann deswegen einfach vollzogen werden.
Ein anderer Effekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die Kanalkapazität in Übereinstimmung mit einer Systemanordnung maximiert werden kann.
Das liegt daran, dass Interferenz, die auf andere Kanälen wirkt, durch Übertragen von Signalen, die die notwendige, minimale Anzahl von Pilotkanälen verwenden, minimiert werden kann.
Der dritte Effekt der vorliegenden Erfindung ist, dass ein sehr flexibles System realisiert werden kann.
Das liegt daran, dass sogar wenn ein herkömmliches System mit einer festen Antennencharakteristik in Zukunft auf ein fortgeschrittenes System umsteigt, das ausgelegt ist, um Raummultiplex-Wiederverwendung von Frequenzen durch Steuern der Antennenrichtcharakteristik eines adaptiven Antennenarrays oder ähnlichem umzusetzen, besteht keine Notwendigkeit ein Pilotkanal/Datenkanalzuordnungsverfahren zu ändern und der Umstieg kann deswegen einfach vollzogen werden.
Die obigen und viele andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten deutlich werden, durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und begleitenden Zeichnungen in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung verkörpern, als darstellende Beispiel gezeigt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Basisstationsvorrichtung nach dem grundlegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, um die Korrespondenz zwischen Antennenrichtcharakteristiken, Pilotkanälen und Datenkanälen bei dem grundlegenden Aspekt zu erklären;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des grundlegenden Aspekts zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung eines Pilotkanalübertragungsbereichs zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung eines Datenkanal-Übertragungs-/Empfangsbereichs zeigt; und
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung einer Gewichtungsmaxtrix für Antenne und Antennenelemente zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Der grundlegende Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zuerst mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Basisstationsvorrichtung nach dem grundlegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser grundlegende Aspekt ist mit einem zellularen System zum Ausführen von Kommunikation zwischen der Basisstation und mobilen Endgeräten verbunden.
Bezugnehmend auf 1 umfasst die Basisstationsvorrichtung Übertragungsbereiche 101 bis 103, die N (N ist eine positive ganze Zahl) Pilotkanäle aufweisen, Übertragungs-/Empfangsbereiche 104 bis 106, die M (M ist eine positive ganze Zahl) Datenkanäle aufweisen, eine Vielzahl von Antennenelementen 109, eine Gewichtungsmatrix für die Antenne 108 zum Erzeugen von L (L ist eine positive ganze Zahl) Arten von Antennenrichtcharakteristikmustern durch Gewichten der Phasen und Amplituden von Signalen, die von den Übertragungsbereichen 101 bis 103, den Übertragungs-/Empfangsbereichen 104 bis 106 und einem Übertragungs-/Empfangsbereich 107 übertragen wurden und zum Zuführen der resultierenden Signale zu den jeweiligen Antennenelementen 109, einen Steuerbereich 110 zum Versorgen der Gewichtungsmatrix mit Gewichtungskoeffizienten für Antenne 108 und zum Erzeugen von Datenkanälen, die zu den Pilotkanälen korrespondieren, und den Übertragungs-/Empfangsbereich 107, der einen Steuerungskanal aufweist, um jedem mobilen Endgerät einen Pilotkanal anzugzeigen, der dem Datenkanal entspricht, der für die Kommunikation auf der Basis eines Befehls von dem Steuerbereich 110 zu verwenden ist. Der Betrieb des grundlegenden Merkmals in 1 wird als Nächstes beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 bezeichnen die Referenzsymbole PL₁ bis PL_N Übertragungssignale auf Pilotkanälen 1 bis N; Tch₁ bis Tch_M Übertragungs-/Empfangssignale auf Datenkanälen 1 bis M (auch Verkehrskanälen genannt); und P₁ bis P_N Übertragungssteuerungssignale (für EIN/AUS Steuerung für Übertragung, Anweisung über Übertragungsleistung und ähnliches) für Pilotkanäle 1 bis N.
Auf den Datenkanälen 1 bis M wird die Richtung eines mobilen Endgeräts, das Kommunikation ausführt, auf der Basis des Empfangs berechnet und der Steuerbereich 110 wird über das berechnete mobile Endgerät benachrichtigt. Der Steuerbereich 110 bestimmt die optimale Antennenrichtcharakteristik. Wenn die bestimmte Antennenrichtcharakteristik auf einem anderen Datenkanal verwendet wird, und der entsprechende Pilotkanal für Übertragung verwendet wird, benachrichtigt der Steuerbereich 110 das mobile Endgerät über die entsprechende Pilotkanalnummer (oder Spreizungskode) durch den Steuerkanal. Wenn diese Antennenrichtcharakteristik nicht verwendet wird, wird ein verfügbarer Pilotkanal ausgewählt, um die Übertragung mit der vorbestimmten Antennenrichtcharakteristik zu beginnen.
Wenn die Position des mobilen Endgeräts vor der Sprachkommunikation unbekannt ist, kann die Kommunikation zuerst mit einer omni-Richtcharakteristik beginnen und die Antennenrichtcharakteristik und entsprechenden Pilotkanäle können geändert werden, wenn die Richtung des mobilen Endgeräts berechnet ist.
Wenn überschüssiger Overhead bei separatem Setzen der Pilotkanäle resultiert, wie bei Sprachendgeräten, können Verluste, die vom Overhead resultieren durch Zuordnen eines gemeinsamen Pilotkanals einer Vielzahl von Endgeräten reduziert werden.
Wenn Kommunikation durch einen bestimmten Datenkanal vollständig ist und ein anderer Datenkanal den entsprechenden Pilotkanal nicht teilt, wird die Übertragung durch Verwenden des entsprechenden Pilotkanals gestoppt. Wenn ein anderer Datenkanal den Pilotkanal teilt, wird die Übertragung durch Verwenden des Pilotkanals fortgesetzt.
2 ist eine Ansicht um die Korrespondenz zwischen Antennenrichtcharakteristiken und Pilot- und Datenkanälen bei dem grundlegenden Aspekt zu erklären.
2 zeigt ein Beispiel, wie Pilot- und Datenkanäle in Übereinstimmung mit Antennenrichtcharakteristikmustern und den Positionen der mobilen Endgeräte zugeordnet werden. Zu diesem Zeitpunkt verwenden die Antennenelemente 109 vier Arten von Richtcharakteristikmustern und Pilotkanälen PC₁ bis PC₄. Jedes Richtcharakteristikmuster in einer Richtung, in der kein Endgerät Sprachkommunikation ausführt, wird nicht verwendet.
Der Pilotkanal PC₁ deckt alle Richtungen ab. Dieser Kanal wird durch ein mobiles Endgerät verwendet, dessen Position nicht sofort nach Beginn der Sprachkommunikation detektiert wird, wie ein fahrzeugintegriertes Endgerät, das sich nahe einer Basisstation BS mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt (d. h. ein Endgerät dessen Richtung sich von der Basisstation gesehen in kurzen Intervallen ändert), oder ähnliches. Die Pilotkanäle PC₂ und PC₃ teilen sich eine Vielzahl an Datenkanälen, die sich in der gleichen Richtung befinden. Der Pilotkanal PC₃ wird von einer Vielzahl an Sprachendgeräten geteilt und weist eine relativ breite Richtcharakteristikmuster auf. Ein Datenkanal DC₈ ist ein Kanal mit einer hohen Bitrate, dem ein Pilotkanal PC4 exklusiv zugeordnet ist. Dieser Kanal verringert Interferenz mit anderen Kanälen durch Verwenden eines schmalen Antennenrichtcharakteristikmusters.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des grundlegenden Aspekts zeigt.
Bezugnehmend auf 3, wird, wenn Kommunikation gestartet werden soll, zuerst ein verfügbarer Datenkanal gefunden, um ein Datenkanalübertragungs-/-empfangsmittel zu gewährleisten (Schritt F-1). Wenn die Richtung des mobilen Endgeräts zu diesem Zeitpunkt bekannt ist, wird die optimale Antennenrichtcharakteristik für die Richtung des mobilen Endgeräts ausgewählt. Wenn die Richtung des mobilen Endgeräts unbekannt ist, kann eine Antennenrichtcharakteristik in allen Richtungen, in denen das mobile Endgerät sich befinden kann, ausgewählt werden (Schritt F-2).
Wenn ein anderes Endgerät sich in der Richtung dieser Antennenrichtcharakteristik befindet und Kommunikation ausführt (Schritt F-3), kann, da dieses Endgerät Übertragung mit der Antennenrichtcharakteristik durch Verwenden eines Pilotkanals ausführt, dieser Pilotkanal verwendet werden. Das heisst, jedes neue Pilotkanaltransmissionsmittel muss nicht gewährleistet werden. Wenn diese Antennenrichtcharakteristik ungenutzt ist (Schritt F-3) wird ein verfügbares Pilotkanalübertragungsmittel gewährleistet und Übertragung wird durch Verwenden des Pilotkanals gestartet (Schritt F-4).
Als Nächstes werden Pilot- und Datenkanalnummern (oder Spreizungskodes), die die vom mobilen Endgerät zu verwendenden Kanäle angeben durch Verwenden des Kontrollkanals mitgeteilt, um die Übertragung/den Empfang durch Verwenden des Datenkanals zu beginnen (Schritt F-6).
Angenommen die optimale Antennenrichtcharakteristik verändert sich, wie in dem Fall, dass sich die Position des mobilen Endgeräts während der Kommunikation zum Ende der Antennenrichtcharakteristik bewegt hat, oder dass die Richtung des mobilen Endgeräts, die zu Beginn der Kommunikation unbekannt war, nach einem Zeitraum bekannt ist, während dem die Übertragung/der Empfang mit einer breiten Richtcharakteristik ausgeführt wird (Schritt F-7). In diesem Fall, wird das Verarbeiten in Schritt F-3 und die darauffolgenden Schritte für die neue Antennenrichtcharakteristik ausgeführt. Ob eine Änderung der Antennenrichtcharakteristik notwendig ist, wird periodisch während der Kommunikation überwacht.
Wenn die Kommunikation abgeschlossen ist (Schritt F-8), wird die Übertragung/der Empfang, die/der den Datenkanal verwendet, gestoppt, um das Datenkanalübertragungs/-empfangsmittel freizugeben (Schritt F-9). Wenn der gleiche Pilotkanal nicht von einem anderen Datenkanal verwendet wird (Schritt F-10), wird die Übertragung, die den Pilotkanal verwendet, ebenfalls gestoppt, um den Pilotkanal freizusetzen (Schritt F-11). Wenn der gleiche Pilotkanal von einem anderen Datenkanal verwendet wird (Schritt F-10), wird das mit dem Datenkanal verbundene Verarbeiten beendet ohne die den Pilotkanal verwendende Übertragung zu stoppen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird bezugnehmend auf die 4 bis 6 als Nächstes beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung eines einem Pilotenkanal N entsprechenden Übertragungsbereichs zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung eines einem Datenkanal M entsprechenden Übertragungs-/Empfangsbereichs zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Anordnung einer Gewichtungsmaxtrix für Antenne und Antennenelemente zeigt.
Bezugnehmend auf 4 umfasst ein Übertragungsbereich für einen Pilotkanal in diesem Ausführungsbeispiel eine Spreizungsschaltung 401 zum Spreizen von alleine aus Nullen ("0") bestehenden Daten durch Multiplizieren der Daten mit einem Spreizungskode SC_N(Tx), eine Spreizungskode erzeugende Schaltung 403 zum Erzeugen des Spreizungskodes SC_N(Tx) und eine Übertragungsleistungssteuerungsschaltung 402 zum Steuern der Übertragungsleistung für das Spreizungssignal. Unterschiedliche Spreizungskodes werden den entsprechenden Kanälen zugeordnet und folglich bei Kodemultiplexmehrfachzugriff (CDMA) als Mittel zum Unterscheiden der Kanäle verwendet, die in allen Kanälen die gleiche Frequenz benutzen.
Bezugnehmend auf 5, umfasst ein Datenkanalübertragungs/-empfangsmittel in diesem Ausführungsbeispiel eine Spreizungsschaltung 501 zum Spreizen von Übertragungsdaten d_M(Tx) mit einem Übertragungsspreizungskode SC_M(Tx), eine Übertragungsleistungssteuerungsschaltung 502 zum Steuern der Übertragungsleistung für das Spreizungssignal, eine Spreizungskode erzeugende Schaltung 503 zum Erzeugen des Übertragungsspreizungskodes SC_M(Tx) und eines Empfangsspreizungskodes SC_M(Rx), eine Verzögerungsschaltung 504 zum Verzögern des Empfangsspreizungskodes SC_M(Rx) in Übereinstimmung mit einer Verzögerung in jedem Pfad von Mehrpfadkanälen für Empfangssignale, Entspreizungsschaltungen 505, die der Anzahl nach den Pfaden entsprechen und die verzögerten Empfangsspreizungssignale und die Empfangsignale durch die Datenkanäle vervielfachen, Integrationsschaltungen 506, die der Anzahl nach den Pfaden entsprechen und die Entspreizungssignale für eine 1-Symbol Zeit kumulativ addieren, und eine RAKE-kombinierende Demodulierungsschaltung 507 zum Kombinieren der Ausgaben der Integrationsschaltungen 506, die den entsprechenden Pfaden in Phase bei einem maximalen Verhältnis entsprechen.
Bezugnehmend auf 6 umfasst eine Gewichtungsmatrix für Antennen auf der Übertragungsseite in diesem Ausführungsbeispiel Gewichtungsschaltungen 601 und 602 zum Gewichten von Signalen (einschließlich Amplitude und Phase), um an die entsprechenden Antennenelemente über Übertragungssignale auf den entsprechenden Kanälen mit Gewichtungskoeffizienten {W}, die vom Steuerbereich geliefert werden, ausgegeben zu werden, Additionsschaltungen 605, die der Anzahl nach den Antennenelementen entsprechen, wobei jede Schaltung Übertragungssignale in jedem Kanal addiert/kombiniert, Duplexer 606, die der Anzahl nach den Antennenelementen entsprechen, wobei jeder einem Antennenelement erlaubt für Übertragung und Empfang verwendet zu werden, und eine Vielzahl von Antenneelementen 607. Genauso umfasst die Matrix auf der Empfangsseite eine Gewichtungsschaltung 603 zum Gewichten des Signals (einschließlich der Amplitude und Phase), das von jedem Antennenelement empfangen wird, mit einem Gewichtungskoeffizienten {W}, der vom Steuerbereich geliefert wird, und eine Additionsschaltung 604, zum Addieren/Kombinieren der entsprechenden gewichteten Empfangssignale.
Der Betrieb des zellulares Systems nach der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 6 als Nächstes beschrieben.
Wie in dem grundlegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung oben beschrieben, wird, wenn die Datenkommunikation starten soll, die Richtcharakteristik jeder Empfangsantenne bestimmt, um das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis (SIR, signal-to-interference ratio) eines empfangenen Signals zu maximieren. Genauer gesagt, genügt es, wenn die Gewichtungskoeffizienten {W_M1', W_M2', ...} bestimmt sind, um den Kurzzeitdurchschnitt des SIR zu maximieren. Zusätzlich wird die Übertragungsrichtcharakteristik von jedem Datenkanal bestimmt, um die gleiche Antennenrichtcharakteristik, wie die zum Empfang verwendete, aufzuweisen. In einem idealem Funksystem (die Verstärkung und die Phasencharakteristiken bleiben bei Übertragung und Empfang unverändert) genügt es, wenn Koeffizienten, die komplex konjugiert sind zu den Gewichtungskoeffizienten {W_M1', W_M2', ...}, die für den Empfang verwendet werden, als Übertragungsgewichtungskoeffizienten {W_M1, W_M2, ...} verwendet werden.
Der obige Vorgang kann durch Begrenzen der Gewichtungsfaktoren {W_M1', W_M2', ...} und {W_M1, W_M2, ...} auf Einsen ("1") und Nullen ("0") alleine vereinfacht werden. Das bedeutet, eine (oder eine Vielzahl) der Antennen, denen Richtcharakteristiken im Voraus zugeordnet werden, wird ausgewählt und zur Übertragung/zum Empfang verwendet. In diesem Fall kann die Richtcharakteristik beim Übertragen einfach mit der beim Empfang abgestimmt werden. Dies kann den Verarbeitungsaufwand zur Antennenrichtcharakteristikbestimmung stark verringern und Anpassungen der Verstärkung und der Phase des Funksystems vereinfachen. Jedoch ist der Freiheitsgrad der Antennencharakteristik begrenzt.

Datenkanäle können gestaltet werden, um Pilotkanälen zu entsprechen, indem die in den entsprechenden Kanälen verwendeten Spreizungskodes mitgeteilt werden. Die Übertragungsleistung für einen Pilotkanal oder Datenkanal wird auf 0 (AUS) gesteuert, um zu verhindern, dass unnötige Interferenz andere in Benutzung befindliche Kanäle stört. Legende zu den Zeichnungen Fig. 1

pilot channel	Pilotkanal
control section	Steuerbereich

Fig. 3

weighting matrix for antenna	Gewichtungsmatrix für Antenne
Start of communication	Beginn der Kommunikation
ensure available data channel	verfügbaren Datenkanal gewährleisten
determine antenna directivity	Antennenrichtcharakteristik bestimmen
Is signal being transmitted through pilot channel?	Ist das Signal über den Pilotkanal übertragen?
Start transmitting pilot signal through available pilot channel	Beginnen des Übertragens durch den verfügbaren Pilotkanal
Notify pilot channel number and data channel number through control channel	Mitteilen der Pilotkanal- und der Datenkanalnummer durch den Steuerkanal
Start transmission/reception by using data channel	Beginnen der Übertragung/des Empfangs durch Verwenden des Datenkanals
Is directivity to be changed?	Muss die Antennenrichtcharakteristik geändert werden?
End of communication	Ende der Übertragung
Stop transmission through data channel to release data channel	Stoppen der Übertragung durch den Datenkanal um den Datenkanal freizusetzen
Is pilot channel being used?	Ist der Pilotkanal in Verwendung?
Stop transmissions trough pilot channel to release pilot channel	Stoppen der Übertragung durch den Pilotkanal um den Pilotkanal freizugeben

Fig. 4

Spreaded code generating circuit	Spreizungskode erzeugende Schaltung
RAKE combining demodulating circuit	RAKE-kombinierende Demodulierungsschaltung
Delay	Verzögerung

Claims

Zellulares System, das ein Kodemultiplexvielfachzugriff-Schema (CDMA, code division multiple access) verwendet, das umfasst: N Pilotkanäle (PC1–PC4) zum Übertragen von Referenzsignalen (PL1–PLN), die im Voraus bekannt sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist; und M Datenkanäle (DC1–DC8) zum Übertragen und/oder Empfangen von Informationen (Tch1–TchM), wobei M eine positive ganze Zahl ist, gekennzeichnet durch ein Kontrollmittel (107, 110), das ausgebildet ist, um eine Vielzahl der Datenkanäle (DC1–DC8), die durch den gleichen Übertragungspfad gehen, einem gemeinsamen Pilotkanal (PC1–PC4) zuzuordnen, der ebenfalls durch den Übertragungspfad geht.
System nach Anspruch 1, wobei das Kontrollmittel (107, 110) weiter ausgebildet ist, um die gleiche Richtcharakteristik der Antenne wie der gleiche Übertragungspfad zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, das weiterhin umfasst: Übertragungsmittel (101–103; 4), welche die N Pilotkanäle (PC1–PC4) aufweisen; Übertragungs-/Empfangsmittel (104–106; 5), welche die M Datenkanäle (DC1–DC8) aufweisen; und Antennenmittel (109; 6), die L Arten von Richtcharakteristikmustern aufweisen, wobei L eine positive ganze Zahl ist; wobei das Kontrollmittel (107, 110) weiter ausgebildet ist, um auf der Basis der empfangenen Informationen über die Datenkanäle (DC1–DC8) ein optimales Antennenrichtcharakteristikmuster im Hinblick auf eine Kommunikation mit einem mobilen Endgerät an dessen aktueller Position auszuwählen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pilotkanal (PC1–PC4) für eine kohärente Detektion der ihm zugeordneten Datenkanäle (DC1–DC8) ausgebildet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pilotkanal (PC1–PC4) für eine Übertragungsleistungskontrolle auf den ihm zugeordneten Datenkanälen (DC1–DC8) ausgebildet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontrollmittel (107, 110) weiter ausgebildet ist, um die Zuordnung eines Datenkanals (DC1–DC8) zu dem Pilotkanal (PC1–PC4) zumindest unmittelbar bevor und jedes Mal, wenn der Datenkanal (DC1–DC8) verwendet wird, zu bestimmen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontrollmittel weiter ausgebildet ist, um die Zuordnung eines Datenkanals (DC1–DC8) zu dem Pilotkanal (PC1–PC4) während der Benutzung des Datenkanals (DC1–DC8) zu ändern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontrollmittel (107, 110) weiter ausgebildet ist, um die Pilotkanalübertragung zu stoppen, wenn die Benutzung aller ihm zugeordneten Datenkanäle (DC1–DC8) beendet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontrollmittel (107, 110) weiter ausgebildet ist, um einen neuen Pilotkanal (PC1–PC4) zu erzeugen, der durch den gleichen Übertragungspfad geht, wie der für einen neuen Datenkanal (DC1–DC8) vorgesehene, wenn noch kein Pilotkanal (PC1–PC4) für diesen Übertragungspfad in Benutzung ist.
Referenzsignalübertragungsverfahren in einem zellularen System, wobei ein Kodemultiplexvielfachzugriff-Schema (CDMA) verwendet wird, um N im Voraus bekannte Referenzsignale (PL1–PLN) durch Verwenden von Pilotkanälen (PC1–PC4) zu übertragen, wobei N eine positive ganze Zahl ist, und um M Informationseinheiten (Tch1–TchM) durch Verwenden von Datenkanälen (DC1– DC8) zu übertragen und/oder zu empfangen, wobei M eine positive ganze Zahl ist, wobei das Verfahren umfasst: Zuordnen einer Vielzahl der M Datenkanäle (DC1–DC8), die durch den gleichen Übertragungspfad gehen, zu einem Pilotkanal (PL1–PLN), der auch durch den Übertragungspfad geht.
Referenzsignalübertragungsverfahren nach Anspruch 10, wobei – die Übertragung bzw. der Empfang durch die Datenkanäle (DC1–DC8) mit Antennenmitteln (109; 6) durchgeführt werden, die L Arten von Richtcharakteristikmustern aufweisen, wobei L eine positive ganze Zahl ist; – ein optimales Antennenrichtcharakteristikmuster im Hinblick auf die Kommunikation zwischen jedem der M Datenkanäle (DC1–DC8) und dem mobilen Endgerät an dessen aktuellem Platz ausgewählt wird; und – ein Pilotkanal (PC1–PC4) für jedes Richtcharakteristikmuster, das auf dem Datenkanal (DC1–DC8) verwendet wird, ausgewählt wird.
Basisstationsgerät in einem zellularen System, das ein Kodemultiplexvielfachzugriff-Schema (CDMA) verwendet, umfassend: N Pilotkanäle (PC1–PC4) zum Übertragen von Referenzsignalen (PL1–PLN), die im Voraus bekannt sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist; und M Datenkanäle (DC1–DC8) zum Übertragen von Information (Tch1–TchM), wobei M eine positive ganze Zahl ist, gekennzeichnet durch ein Kontrollmittel (107, 110), das ausgebildet ist, um eine Vielzahl der Datenkanäle (DC1–DC8), die durch den gleichen Übertragungspfad gehen, einem gemeinsamen Pilotkanal (PC1–PC4) zuzuordnen, der ebenfalls durch den Übertragungspfad geht.
Basisstationsgerät nach Anspruch 12, das weiterhin umfasst: Übertragungsmittel (101–103; 4), welche die N Pilotkanäle (PC1–PC4) aufweisen; Übertragungs-/Empfangsmittel (104–106; 5), welche die M Datenkanäle (DC1–DC8) aufweisen; und Antennenmittel (109; 6), die L Arten von Richtcharakteristikmustern aufweisen, wobei L eine positive ganze Zahl ist, wobei das Kontrollmittel (107, 110) weiter ausgebildet ist, um auf der Basis der zu übertragenden/empfangenden Information durch Verwenden von jedem der M Datenkanäle (DC1–DC8) ein optimales Antennnenrichtcharakteristikmuster im Hinblick auf eine Kommunikation mit einem mobilen Endgerät an dessen aktueller Position auszuwählen.