DE69919037T2

DE69919037T2 - Sende-diversity verfahren und system

Info

Publication number: DE69919037T2
Application number: DE69919037T
Authority: DE
Inventors: Ari Hottinen; Risto Wichman
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: CA2371384C; CN1350732A; DE60010408D1; ES2224667T3; KR20020000174A; JP3404382B2; CN1304587A; DE60010408T2; NO20010290D0; US6754286B2; KR100555986B1; NO20010290L; US20020105961A1; US20020009156A1; AU2548200A; EP1097525B1; EP1179230B1; CN1196277C; US6584161B2; CA2371384A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sende-Diversity-Verfahren und -System für ein drahtloses Kommunikationssystem, wie bspw. das Universal Mobile Telecommunications System (UMTS oder Universelles Mobilkommunikationssystem), mit einem Sendeelement und zumindest einem Empfänger.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Breitband-Code-Multiplex (WCDMA bzw. Wideband Code Division Multiple Access) ist als die Funktechnologie für die gepaarten Bänder des UMTS ausgewählt worden. Folglich ist WCDMA der gemeinsame Funktechnologiestandard für Weitbereichs-Mobilkommunikationen bzw. Wide-Area-Mobilkommunikationen der dritten Generation. WCDMA ist für Hochgeschwindigkeitsdatendienste und insbesondere Internet basierende Packetdaten ausgelegt worden, wobei bis zu 2 Mbps in Innenraumumgebungen und über 384 Kbps für den Weitbereich (wide area) angeboten werden.
Das WCDMA-Konzept beruht auf einer neuen Kanalstruktur für alle Schichten, die auf Technologien aufgebaut sind wie Packetdatenkanälen und Dienstmultiplexen. Das neue Konzept umfasst ebenso Pilotsymbole und eine Zeitschlitz-Struktur, die zu der Bereitstellung von anpassungsfähigen oder adaptiven Antennenfeldern oder Antennenanordnungen geführt hat, die Antennenstrahlen zu Benutzern lenken, um eine maximale Reichweite und eine minimale Störung bereitzustellen. Dies ist ebenso entscheidend, wenn eine Breitbandtechnologie implementiert wird, bei der ein begrenztes Funkspektrum verfügbar ist.
Die Aufwärtsstreckenkapazität bzw. Uplink-Kapazität der vorgeschlagenen WCDMA-Systeme kann durch verschiedene Techniken verbessert werden, die einen Mehrfachantennenempfang und eine Mehrfachbenutzererfassung oder eine Störungslöschung umfassen. Techniken, die die Abwärtsstreckenkapazität bzw. Downlink-Kapazität vergrößern, sind nicht mit der gleichen Intensität entwickelt worden. Die Kapazitätsanforderung, die durch die geplanten Datendienste (bspw. das Internet) auferlegt wird, belastet jedoch in größerem Umfang den Abwärtsstreckenkanal bzw. Downlink-Kanal. Somit ist es wichtig, Verfahren oder Techniken zu finden, die die Kapazität des Abwärtsstreckenkanals verbessern.
Unter Berücksichtigung der strengen Komplexitätsanforderungen von Endgeräten und der Charakteristiken des Abwärtsstreckenkanals ist die Bereitstellung von Mehrfachempfangsantennen keine wünschenswerte Lösung für die Abwärtsstreckenkapazitätsschwierigkeiten. Folglich sind alternative Lösungen vorgeschlagen worden, die anregen, dass Mehrfachantennen oder eine Sende-Diversity bei der Basisstation die Abwärtsstreckenkapazität mit einer lediglich kleineren Vergrößerung der Komplexität bei der Endgeräteimplementierung vergrößern.
Gemäß dem WCDMA-System wird ein Sende-Diversity-Konzept in Betracht gezogen, das hauptsächlich auf eine Geschlossene-Schleife-Betriebsart (Rückkopplungsbetriebsart) gerichtet ist.
In 1 ist ein Beispiel einer derartigen Rückkopplungsbetriebsart für eine Abwärtsstreckenübertragung zwischen einer Basisstation (BS) 10 und einem mobilen Endgerät oder einer Mobilstation (MS) 20 gezeigt. Genauer gesagt umfasst die BS 10 zwei Antennen A1 und A2, wobei die MS 20 eingerichtet ist, den Kanal auf der Grundlage von 2 Sendesignalen zu schätzen, die von den zwei Antennen A1 und A2 empfangen werden. Dann rückkoppelt die MS 20 die diskretisierte Kanalschätzung zu der BS 10. Es ist natürlich gewünscht, ein robustes und gering verzögertes Rückkopplungssignalisierungskonzept zu entwickeln.
In dem WCDMA werden drei Betriebsarten für das Geschlossene-Schleife-Konzept vorgeschlagen, das für zwei Antennen optimiert ist. Bei der Rückkopplungsbetriebsart (FB-Betriebsart) 1 (ebenso als selektive Sende-Diversity (STD bzw. selective transmit diversity) bezeichnet) wird 1 Bit pro Zeitschlitz verwendet, um die "beste" Antenne von jedem Endgerät zu signalisieren. Die verbleibenden Geschlossene-Schleife-FB-Betriebsarten 2 und 3 stellen eine langsamere Rückkopplungsverbindung bereit, in der Rückkopplungsgewichte, die zur Steuerung der Antennen A1 und A2 verwendet werden, nach zwei oder vier 0,625-ms-Schlitzen jeweils modifiziert werden. In diesem Fall sind die Antennen A1 und A2 phasenabgeglichen oder gleichphasig, so dass übertragene Signale in der MS 20 kohärent aufsummiert werden, um dadurch die beste Leistungsfähigkeit bei Umgebungen mit niedriger Mobilität und "geringen Mehrfachstrecken" bereitzustellen.
In 2 ist eine Tabelle gezeigt, die charakteristische Parameter der vorstehend beschriebenen FB-Betriebsarten 1 bis 3 angibt. Insbesondere bezeichnet N_FB die Anzahl von Rückkopplungsbits pro Zeitschlitz, N_W die Anzahl von Bits pro Rückkopplungssignalisierungswort, Na die Anzahl von Rückkopplungsbits zur Steuerung bzw. Regelung einer Verstärkung oder einer Leistung bei den Antennen A1 und A2 und Np die Anzahl von Rückkopplungsbits zur Steuerung bzw. Regelung einer Phasendifferenz zwischen den Antennen A1 und A2. Wie es aus der Tabelle gemäß 2 ersichtlich ist wird ein Bit pro Zeitschlitz in jeder der FB-Betriebsarten 1 bis 3 rückgekoppelt.
In der FB-Betriebsart 1 (d.h. der STD) ist die Bitlänge des Rückkopplungssignalisierungsworts ein Bit, was zu einer Aktualisierungsrate von 1600/s führt (d.h. eine Aktualisierung wird bei der BS 10 in jedem Zeitschlitz ausgeführt). Die Rückkopplungsbitrate ist 1600 bps und das Rückkopplungssignalisierungswort wird zur Steuerung oder Regelung der Leistung verwendet, die den Antennen A1 und A2 zugeführt wird.
In der FB-Betriebsart 2 umfasst das Rückkopplungssignalisierungswort zwei Bits, was zu einer Aktualisierungsrate von 800/s führt, da eine Aktualisierung ausgeführt wird, nachdem beide Rückkopplungsbits empfangen worden sind, d.h. nach zwei Zeitschlitzen. Ein Rückkopplungssignalisierungswort wird lediglich zur Steuerung bzw. Regelung der Phasendifferenz zwischen den zwei Antennen A1 und A2 verwendet.
In der FB-Betriebsart 3 ist die Bitlänge des Rückkopplungssignalisierungsworts vier, so dass eine Aktualisierungsrate von 400/s erhalten wird, d.h. eine Aktualisierung wird alle vier Zeitschlitze ausgeführt. Genauer gesagt wird ein Bit des Rückkopplungssignalisierungsworts zur Steuerung bzw. Regelung der Verstärkung (Leistung) bei den Antennen A1 und A2 verwendet und drei Bits werden zur Steuerung bzw. Regelung der zugehörigen Phasendifferenz verwendet.
In 3A ist eine Tabelle gezeigt, die die Rückkopplungsleistungssteuerung oder -regelung angibt, die in der FB-Betriebsart 1 oder der STD ausgeführt wird. Hierbei muss die MS 20 die Antenne mit dem geringsten Streckenverlust schätzen. Zu diesem Zweck schätzt die MS 20 die Kanalleistung aller "konkurrierenden Antennen" und bestimmt diejenige mit der höchsten Leistung. Die erforderlichen Kanalschätzungen werden bspw. von einem gemeinsamen Pilotkanal erhalten, der mit einer bekannten Leistung von jeder Antenne gesendet wird. Die Tabelle in 3A zeigt die Beziehung zwischen dem Rückkopplungswert und der Leistung P_A1, die der Antenne A1 zugeführt wird, und der Leistung P_A2, die der Antenne A2 zugeführt wird. Folglich wird eine der zwei Antennen A1 und A2 bei der BS 10 in Reaktion auf den Rückkopplungssignalwert ausgewählt.
Es ist anzumerken, dass die FB-Betriebsart 1 auf analoge Weise in der Strahldomäne implementiert werden kann. In diesem Fall signalisiert die MS 20 der BS 10, ob Kanalsymbole, die von der Antenne A2 übertragen werden, um 180° gedreht werden. In diesem Fall überträgt die BS 10 gleichzeitig von beiden Antennen A1 und A2. Somit wird die Phasendifferenz zwischen den Antennen A1 und A2 zwischen 0° und 180° in Reaktion auf den Rückkopplungswert geschaltet.
Die anderen FB-Betriebsarten 2 und 3 beziehen sich auf ein Rückkopplungskonzept, das als Transmission Antenna Array oder Sendeantennenfeld (TxAA) bezeichnet wird, in dem die MS 20 geschätzte und quantisierte Kanalparameter zu der BS 10 überträgt, die dann die übertragenen Signale entsprechend gewichtet.
In 3B ist die Rückkopplungssteuerung oder Regelung gezeigt, die in der FB-Betriebsart 2 ausgeführt wird. In der FB-Betriebsart 2 wird lediglich ein Phasengewichtrückkopplungswert, der zwei Bits umfasst, zu der BS 10 rückgekoppelt. Die in der Tabelle gemäß 3B angegebene Phasendifferenz definiert die Phasendifferenz (in Grad) zwischen den Antennen A1 und A2, die durch die BS 10 hergestellt wird, um eine optimale Kohärenz bei der MS 20 zu erhalten.
In 3C ist die Rückkopplungssteuerung bzw. -regelung der FB-Betriebsart 3 gezeigt, in der ein Bit, d.h. ein Verstärkungsbit, des Rückkopplungssignalisierungsworts zur Steuerung bzw. Regelung der Leistung der Antennen A1 und A2 verwendet wird und die anderen drei Bits, d.h. Phasenbits, zur Steuerung bzw. Regelung der Phasendifferenz zwischen den Antennen A1 und A2 verwendet werden. Die linksseitige Tabelle gibt die Leistungssteuerung an, die auf dem Verstärkungsbit beruht, wobei die Leistung P_A1 und P_A2, die den Antennen A1 bzw. A2 zugeführt wird, zwischen 20% und 80% eines vorbestimmten Werts geschaltet wird. Die rechtseitige Tabelle zeigt die Rückkopplungssteuerung oder -regelung, die auf den drei Phasenbits beruht, wobei die Phasendifferenz in acht unterschiedliche Phasendifferenzwerte quantifiziert werden kann, die durch die BS 10 erzeugt werden, um eine optimale Kohärenz in der MS 20 zu erhalten.
Was die Tabelle gemäß 2 betrifft, ist anzumerken, dass eine gleichgroße Leistung bei den Antennen A1 und A2 in jedem Fall, bei dem Na = 0 ist, angewendet wird. Des Weiteren sind die Antennen A1 und A2 durch ihre jeweiligen Pilotcodes des CCPCH (Common Control Physical Channel bzw. gemeinsamer physikalischer Steuerungskanal) des UMTS gleichförmig definiert. Die hergeleitete Amplitude und Phase, die bei den Antennen A1 und A2 angewendet werden, werden ein Gewicht genannt, wobei der Gewichtsatz in einen Gewichtvektor gruppiert ist. Genauer gesagt wird der Gewichtvektor für den vorliegenden Fall von zwei Antennen durch
angegeben, wobei Δφ die Phasendifferenz (das Phasengewicht) bezeichnet, die zu der BS 10 rückgekoppelt wird. In dem Fall, dass die Größenordnung von w größer als zwei wird, sind mehr als zwei Antennen, d.h. ein Antennenfeld, erforderlich, wobei eine Richtantenne oder gerichtete Antenne durch Verwenden von relativen Phasen zwischen Antennen erreicht wird. Die geschätzte Phase des Rückkopplungssignals in der komplexen Ebene wird dann zur Steuerung der Senderichtung verwendet.
Somit verwendet das derzeitige WCDMA-Sende-Diversity-Rückkopplungskonzept eine 2-, 4- oder 8-Phasen-Konstellation, um die Kanaldifferenz zu der BS 10 zu signalisieren. Die höhere Kanalauflösung, die durch eine höhere Konstellationsordnung bereitgestellt wird, wird jedoch auf Kosten der Rückkopplungssignalisierungskapazität erhalten. Somit ist die Auflösung der Rückkopplungssignalisierung durch die Rückkopplungssignalisierungskapazität begrenzt. Des Weiteren auferlegt das derzeitige Konzept eine Verzögerung von einem oder mehr Schlitzen bei der Ausführung der Gewichtänderung, wobei dies die Anwendbarkeit lediglich auf sehr langsame Fading-Kanäle begrenzt.
Ein weiterer Stand der Technik ist aus der EP-A-0755127 bekannt, gegenüber dem die unabhängigen Patentansprüche abgegrenzt worden sind.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System für eine Sende-Diversity oder eine Sende-Strahlformung bereitzustellen, mittels derer die Auflösung der Rückkopplungssignalisierung vergrößert werden kann, ohne die Rückkopplungssignalisierungskapazität zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird durch ein Sende-Diversity-Verfahren für ein drahtloses Kommunikationssystem wie in Patentanspruch 1 definiert erreicht.
Zusätzlich wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Sende-Diversity-System für ein drahtloses Kommunikationssystem wie in Patentanspruch 27 definiert erreicht.
Des Weiteren wird die vorstehend genannte Aufgabe durch einen Sender für ein drahtloses Kommunikationssystem wie in Patentanspruch 32 definiert erreicht.
Außerdem wird die vorstehend genannte Aufgabe durch einen Empfänger für ein drahtloses Kommunikationssystem wie in Patentanspruch 36 definiert erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Folglich kann die Sendeauflösung verbessert werden, indem die Rückkopplungskanalauflösung und die Kapazität, die von dem Empfänger signalisiert werden, aufrechterhalten werden und eine geeignete Rückkopplungsfilterung bei dem Sender entsprechend der zeitvariierenden Rückkopplungssignalkonstellation ausgeführt wird. Dadurch kann die effektive Auflösung der Gesamtrückkopplungssignalisierung verbessert werden, während die Signalisierungskanalkapazität aufrechterhalten wird, da die Rückkopplungsinformationen aufgeteilt und über unterschiedliche Zeitschlitzsätze entsprechend der zeitvariierenden Signalkonstellation auf gespreizt werden kann, oder indem mehrere unterschiedliche Konstellationen verwendet werden. Die Filterung wird bei zumindest zwei Subkanälen angewendet. Das Sendesignal kann ein Testsignal, das für Kanalmessungen und eine Kanalquantisierung verwendet wird, und eine Information umfassen, die über den bestimmten Kanal auf der Grundlage der Sendegewichte übertragen wird.
Erfindungsgemäß können gemulitplexte Rückkopplungssignale zur Darstellung des quantisierten Zustands des Kanals verwendet werden. Dadurch kann sich der Typ, die Codierung, die Partitionierung oder die Zuweisung der Rückkopplungssignale in unterschiedlichen Multiplex-Subkanälen unterscheiden, die durch ein Zeit-, Frequenz- oder Code-Multiplexschema definiert sind.
Somit können die Gewichte, die bei den Antennen A1 und A2 angewendet werden, von dem Rückkopplungskanal demultiplext werden und müssen nicht identisch zu der Rückkopplungssignalisierung des derzeitigen Zeitschlitzes sein, der von dem Empfänger empfangen wird. Genauer gesagt kann eine Multiplex-Zeitsteuerung derart eingerichtet sein, dass die derzeitigen FB-Betriebsarten weiterhin etabliert werden können. Jeder Subkanal kann unabhängig eine Grundauflösung definieren, wobei die Subkanäle gemeinsam eine vergrößerte Auflösung definieren können. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei Rückkopplungssubkanäle verwendet. Die gemultiplexten Rückkopplungskanäle werden bei dem Sendeelement demultiplext und dann gefiltert, um die gewünschten Sendegewichte zu erhalten. Somit wird ein flexibles Rückkopplungskonzept erreicht, bei dem die Sendegewichte von den Rückkopplungssignalen abgeleitet werden, aber nicht exakt mit ihnen übereinstimmen müssen.
Des Weiteren können eine höhere Sendegewichtauflösung und Robustheit bei dem Sender erreicht werden, indem bspw. unterschiedliche Rückkopplungssignale gemultiplext werden, die in geeigneter Weise zu kombinieren sind, bspw. durch eine finite Impulsantwortfilterung (Finite Impulse Response bzw. FIR) oder eine infinite Impulsantwortfilterung (Infinite Impuls Response bzw. IIR). Die Filterung kann ebenso die Zuverlässigkeit der empfangenen Rückkopplungssignale berücksichtigen. Dann kann das Filter die Gewichte auf der Grundlage einer höheren Gewichtung der zuverlässigen Rückkopplungssignale bestimmen. Folglich kann die vorliegende FB-Betriebsart 3 erreicht werden, da sie auf der Grundlage von bspw. der vorliegenden FB-Betriebsart 2 etabliert werden kann, indem zwei unterschiedliche Rückkopplungssignale gemultiplext werden und in geeigneter Weise gefiltert werden. In diesem Fall können die Rückkopplungssignalisierung und Kanalschätzung aufrechterhalten werden, während die Rückkopplungssignalbestimmung leicht verändert wird. Es sind jedoch keine Änderungen bei den gemeinsamen Kanälen erforderlich.
Die Länge der Filterimpulsantwort sollte mit den Kanalcharakteristiken (d.h. der Dopplerspreizung) in dem Sinne übereinstimmen, dass längere Filter verwendet werden können, wenn Kanaländerungen langsam sind. Der Filtertyp kann von dem empfangenen Signal bestimmt werden oder er kann zwischen dem Sender und dem Empfänger vereinbart werden. Des Weiteren kann das Demultiplexen und die nachfolgende Filterung bei dem Rückkopplungssignal oder bei den Sendegewichten, denen die Rückkopplungssignale entsprechen, oder bei beiden ausgeführt werden. Insbesondere können Gewinn- und Phaseninformationen separat oder gemeinsam gefiltert werden. Das Filter kann als eine Voraussageeinrichtung arbeiten, so dass Sendegewichte auf der Grundlage der verfügbaren geglätteten Informationen, bis der Befehl übertragen wird, derzeitiger Gewichte und/oder vorheriger Gewichte und/oder empfangener Rückkopplungsbefehle vorhergesagt werden können. Zusätzlich kann die Filterung linear oder nicht-linear sein. Des Weiteren kann eine robuste Filterung, bspw. unter Verwendung einer Median- oder Mittelwertfilterung, angewendet werden, die bevorzugt ist, da Rückkopplungsfehler eher "Ausreißer-Gewichte" verursachen können, d.h. fehlerhafte Gewichte auf Grund eines falschen Index, als ein Schätzfehler bei der Bestimmung des Index/der Quantisierung.
Somit ist der Kanal in eine Vielzahl von Rückkopplungssignalquantisierungskonstellationen quantisiert, wobei jeder quantisierte Wert über unterschiedliche gemultiplexte Rückkopplungssubkanäle übertragen wird. Dadurch kann ein Benutzer unterschiedliche Kanalquantisierungskonstellationen bei unterschiedlichen Quantisierungsintervallen verwenden, die sich möglicherweise überlappen können. Die unterschiedlichen Quantisierungskonstellationen können unabhängig sein, bspw. mit geeigneten Drehungen zueinander, oder sie können auf eine abhängige oder hierarchische Weise durch eine eingestellte Partitionierung ausgebildet sein, wobei die abhängigen Konstellationen gemeinsam verwendet werden, um das Rückkopplungssignal mit einer ansteigenden Genauigkeit zu definieren (bspw. können die ersten zwei Bits, die in einem ersten Subkanal übertragen werden, einen Gewichtquadranten bestimmen und das dritte Bit, das in einem zweiten Subkanal übertragen wird, kann einen von zwei Gewichtpunkten innerhalb des Gewichtquadranten spezifizieren). Des Weiteren können unterschiedliche Quantisierungskonstellationen für unterschiedliche Benutzer bereitgestellt sein.
Vorzugsweise kann das gemultiplexte Rückkopplungssignal ein erstes Rückkopplungssignal, das eine erste Konstellation aufweist, und ein zweites Rückkopplungssignal umfassen, das eine zweite Konstellation aufweist. Die ersten und zweiten Rückkopplungssignale können in unterschiedlichen Zeitschlitzen und/oder unter Verwendung unterschiedlicher Codes übertragen werden.
Das erste Rückkopplungssignal kann ein erstes Phasengewicht definieren, das auf der Grundlage einer Kanalschätzung bestimmt wird, und das zweite Rückkopplungssignal kann ein zweites Phasengewicht definieren, das auf der Grundlage einer gedrehten Konstellation bestimmt wird. Insbesondere kann das zweite Phasengewicht auf einer gedrehten Kanalschätzung der gleichen Konstellation, auf einer gedrehten Kanalschätzung einer anderen Konstellation oder auf der Grundlage einer Quantisierung der Kanalschätzung zu der zweiten (gedrehten) Konstellation beruhen. Die ersten und zweiten Rückkopplungssignale können in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen rückgekoppelt werden. Außerdem kann das erste Rückkopplungssignal einen realen Teil der Gewichtinformationen definieren und das zweite Rückkopplungssignal kann einen imaginären Teil der Gewichtinformationen definieren.
Alternativ hierzu kann das erste Rückkopplungssignal eine erste Rückkopplungsinformation definieren, die zur Aktualisierung eines ersten Strahls des Sendeelements verwendet wird, und das zweite Rückkopplungssignal kann eine zweite Rückkopplungsinformation definieren, die für eine Aktualisierung eines zweiten Strahls des Sendeelements zu verwenden ist. In diesem Fall kann das erste Rückkopplungssignal während ungerader Zeitschlitze und das zweite Rückkopplungssignal während gerader Zeitschlitze rückgekoppelt werden. Die ungeraden und geraden Zeitschlitze können zur Steuerung derselben Antenne (wenn die Kanaldifferenz verwendet wird) oder einer ersten Antenne bzw. einer zweiten Antenne bei unterschiedlichen Zeitpunkten verwendet werden. In dem letztgenannten Fall werden die ersten und zweiten Antennen abwechselnd als eine Referenz verwendet. Eine Steuerung beider Antennen, bspw. durch Übertragen von Steuerungsbefehlen abwechselnd zu dem Sendeelement, wird in Fällen bevorzugt, bei denen die effektive Sendeleistung der gesteuerten Antenne durch die Filterung verringert werden kann. Wenn beide Antennen allgemein gesteuert werden, wird die effektive Sendeleistung gleichmäßig verteilt, wobei dies den Entwurf eines bereitgestellten Leistungsverstärkers vereinfacht. Eine weitere mögliche Lösung ist, Sende-Diversity-Techniken zu verwenden, bei denen unterschiedliche Benutzer unterschiedliche Antennen steuern können.
Des Weiteren kann ein erstes Rückkopplungssignal einen Quadranten in einer 4-PSK-Konstellation definieren und ein zweites Rückkopplungssignal kann eine Konstellation innerhalb des Quadranten definieren, der durch das erste Rückkopplungssignal definiert ist. Das zweite Rückkopplungssignal kann eine differenzielle Änderung, einen Gray-kodierten Subquadranten oder eine Kombination hiervon definieren. Die gemultiplexten Rückkopplungssignale können durch zumindest zwei Benutzer mit verschiedenen Rückkopplungssignalkonstellationen übertragen werden. Dadurch kann ein flexibles und einfach anpassbares Sende-Diversity-System erreicht werden. Die zumindest zwei Benutzer können einen ersten Satz von Benutzern, die Gewichte bei einer ersten Antenne des Sendeelements steuern, und einen zweiten Satz von Benutzern, die Gewichte bei einer zweiten Antenne des Sendeelements steuern, umfassen. In diesem Fall kann ein nützliches Gleichgewicht der Sendeleistung zwischen der ersten und zweiten Antennen bereitgestellt werden, da einige Filterungs- oder Demultiplex-Techniken geringere Sendeleistungsanforderungen der gesteuerten Antenne zur Folge haben können.
Des Weiteren kann die in dem Sender bereitgestellte Steuereinrichtung eine Schalteinrichtung zum abwechselnden Schalten eines ersten Strahls des Sendeelements unter Verwendung einer ersten Gewichtinformation, die auf der Grundlage des ersten Rückkopplungssignals bestimmt wird, und eines zweiten Strahls des Sendeelements unter Verwendung einer zweiten Gewichtinformation, die auf der Grundlage des zweiten Rückkopplungssignals bestimmt wird, umfassen.
Außerdem kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, die Sendeeinrichtung so zu steuern, dass ein erster Strahl des Sendeelements unter Verwendung einer ersten Gewichtinformation, die auf der Grundlage des ersten Rückkopplungssignals bestimmt wird, und ein zweiter Strahl des Sendeelements unter Verwendung einer zweiten Gewichtinformation, die auf der Grundlage des zweiten Rückkopplungssignals bestimmt wird, aktualisiert werden.
Das Sendeelement kann ein Antennenfeld sein. In diesem Fall kann die Rückkopplungsinformation zur Steuerung der Senderichtung des Antennenfeldes verwendet werden. Die Senderichtung kann von zumindest einem der gemultiplexten Rückkopplungssignale hergeleitet werden. Des Weiteren kann die Senderichtung von einer Phasenschätzung hergeleitet werden, die von zumindest einem Rückkopplungssignal erhalten. wird.
Des Weiteren kann die Ableitungseinrichtung des Empfängers eine Extraktionseinrichtung zum Extrahieren eines Testsignals, das mit einer bekannten Leistung übertragen wird, eine Kanalschätzeinrichtung zur Ausführung einer Kanalschätzung auf der Grundlage des extrahierten Testsignals und eine Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung der gemultiplexten Rückkopplungssignale auf der Grundlage der Kanalschätzung umfassen. Die Erzeugungseinrichtung kann eingerichtet sein, das erste und das zweite Rückkopplungssignal zu erzeugen, wobei die Rückkopplungseinrichtung eingerichtet sein kann, die ersten und zweiten Rückkopplungssignale als die gemultiplexten Rückkopplungssignale rückzukoppeln. Die ersten und zweiten Rückkopplungssignale können abwechselnd durch die Rückkopplungseinrichtung rückgekoppelt werden, wobei eine Quantisierung der Rückkopplungsinformation auf der letzten Kanalschätzung und einer verfügbaren der ersten und zweiten Konstellation beruht.
Außerdem kann die Erzeugungseinrichtung eingerichtet sein, das erste Rückkopplungssignal auf der Grundlage der Kanalschätzung und das zweite Rückkopplungssignal auf der Grundlage einer Drehung der Kanalschätzung um einen vorbestimmten Winkel zu erzeugen. Dies kann ebenso durch Quantisieren der gleichen Kanalschätzung bei zwei Konstellationen implementiert werden, wobei in diesem Fall die zweite eine gedrehte Kopie der ersten ist.
Alternativ hierzu kann die Erzeugungseinrichtung eingerichtet sein, das erste Rückkopplungssignal auf der Grundlage eines realen Teils der Rückkopplungsinformation und das zweite Rückkopplungssignal auf der Grundlage eines imaginären Teils der Rückkopplungsinformation zu erzeugen.
Als eine weitere Alternative kann die Extraktionseinrichtung eingerichtet sein, abwechselnd ein Testsignal, das einem ersten Strahl entspricht, und ein Testsignal, das einem zweiten Strahl entspricht, zu extrahieren, wobei die Erzeugungseinrichtung eingerichtet sein kann, abwechselnd das erste Rückkopplungssignal auf der Grundlage einer Kanalschätzung für den ersten Strahl und das zweite Rückkopplungssignal auf der Grundlage einer Kanalschätzung für den zweiten Strahl zu erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend auf der Grundlage eines bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
1 ein prinzipielles Blockschaltbild eines Geschlossene-Schleife-Sende-Diversity-Systems, das eine Basisstation und eine Mobilstation umfasst,
2 eine Tabelle, die charakteristische Parameter der FB-Betriebsarten 1 bis 3 angibt,
3A bis 3C Tabellen, die charakteristische Parameter angeben, die die Rückkopplungssteuerung der FB-Betriebsarten 1, 2 bzw. 3 betreffen,
4 Tabellen, die charakteristische Parameter des Sende-Diversity-Konzepts gemäß einem ersten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung angeben,
5 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Basistation und einer Mobilstation gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
6 ein Diagramm komplexer Gewichtparameter gemäß dem ersten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiel,
7 Tabellen, die charakteristische Parameter des Sende-Diversity-Konzepts gemäß einem zweiten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels angeben, und
8 ein Diagramm komplexer Gewichtparameter gemäß dem zweiten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Nachstehend ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems auf der Grundlage einer Verbindung zwischen der BS 10 und der MS 20 des UMTS beschrieben, wie es in 1 gezeigt ist.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Rückkopplungsinformation von der MS 20 zu der BS 10 unter Verwendung eines Rückkopplungskonzeptes übertragen, das auf einem Zeitmultiplexen beruht. Dies bedeutet, dass die Konstellation der Rückkopplungssignale verändert wird und zu der BS 10 in unterschiedlichen Zeitschlitzen signalisiert wird. Es kann jedoch ebenso ein beliebiges anderes Multiplexschema, wie bspw. Frequenzmultiplex oder Codemultiplex, in dem Rückkopplungskanal verwendet werden.
Die Rückkopplungssignalkonstellation kann insbesondere in Bezug auf das Codieren, den Typ, die Partitionierung oder die Zuweisung der Rückkopplungsinformationen verändert werden. Somit kann mit den vorliegenden Zeitmultiplex-Rückkopplungssubkanälen die Signalisierungskapazität, die in dem Rückkopplungskanal erforderlich ist, aufrechterhalten werden, während die Rückkopplungsinformationen als solche über die Zeitachsen gespreizt werden, d.h. in zwei oder mehr (Sätzen von) Zeitschlitzen übertragen werden, die gemäß einer vordefinierten Regel zugewiesen sein können, die sowohl der BS 10 als auch der MS 20 bekannt ist.
Nachfolgend sind drei Beispiele des bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 beschrieben, wobei die Rückkopplungsinformationen über aufeinanderfolgende Zeitschlitze gespreizt werden.
In 4 sind zwei Tabellen gezeigt, die ein verfeinertes Betriebsart-2-Konzept angeben. Gemäß diesem Beispiel werden zwei Referenzkanäle, d.h. die Kanalschätzung und eine gedrehte Kanalschätzung, in der MS 20 verwendet, um die Rückkopplungsinformation abzuleiten. Dadurch kann eine 8-Phasen-Signalisierung unter Verwendung der Betriebsart-2-Rückkopplungssignalisierung, d.h. von zwei Rückkopplungsbits implementiert werden. Insbesondere wird eine erste Rückkopplungsinformation, die die Kanalschätzung betrifft, in zwei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen übertragen und eine zweite Rückkopplungsinformation, die die gedrehte Kanalschätzung betrifft, wird in den nachfolgenden zwei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen übertragen. Somit wird die gesamte Rückkopplungsinformation in vier aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen übertragen. Folglich wird die Phasendifferenz, die die Kanalschätzung betrifft, in Zeitschlitzen S1 = {1, 2, 5, 6, 9, 10, ...} übertragen, die einen ersten Rückkopplungssubkanal definieren, und die Phasendifferenz, die in die gedrehte Konstellation quantisiert ist, wird in Zeitschlitzen S2 = {3, 4, 7, 8, 11, 12, ...} übertragen, die einen zweiten Rückkopplungssubkanal definieren, wobei die gedrehte Kanalschätzung eine um 45° gedrehte Kanalschätzung betrifft, unter der Annahme, dass eine 4-Phasen-Konsellation verwendet wird.
Somit werden die effektiven Phasendifferenzen für die Phasenbits, die in den Zeitschlitzen S1 übertragen werden, durch die obere Tabelle in 4 angegeben und die Phasendifferenz, die durch die Phasenbits definiert wird, die in den Zeitschlitzen S2 übertragen werden, ist in der unteren Tabelle in 4 angegeben. Folglich kann die Phasendifferenz in 8 Werte quantisiert werden, während lediglich zwei Bits von Rückkopplungsinformationen wie in der FB-Betriebsart 2 zu einer Zeit verwendet werden. Die resultierende Rückkopplungsauflösung, die durch eine Filterungs- oder Demultiplexoperation bei der BS 10 erhalten wird, entspricht der FB-Betriebsart 3, mit der Ausnahme, dass eine konstante Leistung für jede der Antennen A1 und A2 verwendet wird. Somit kann die Rückkopplungsauflösung vergrößert werden, während die Rückkopplungssignalisierungskapazität der FB-Betriebsart 2 aufrechterhalten wird.
In 5 ist ein prinzipielles Blockschaltbild der MS 20 und der BS 10 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Gemäß 5 umfasst die BS 10 eine Sende-/Empfangseinrichtung (TRX) 11, die zur Versorgung der zwei Antennen A1 und A2 eingerichtet ist und mit einer Extraktionseinheit 12 verbunden ist, die zur Extraktion der Rückkopplungsinformationen, die von der MS 20 über den/die entsprechenden Rückkopplungskanal/Rückkopplungskanäle übertragen werden, bereitgestellt ist. Die extrahierte Rückkopplungsinformation wird einem Schalter 13 zugeführt, der durch eine Zeitsteuerungseinheit 15 entsprechend dem Zeitsteuerungsschema gesteuert wird, das dem durch die MS 20 verwendeten Multiplexschema der Rückkopplungssignalkonstellation unterlegt ist. Dadurch ist eine Demultiplex- oder Filterungsfunktion zur Extraktion der Rückkopplungsinformationen bereitgestellt. In dem vorliegenden Beispiel wird der Schalter 13 durch die Zeitsteuerungseinheit 15 so gesteuert, dass die die Zeitschlitze S1 betreffende Rückkopplungsinformation zu einem von zugehörigen Ausgangsanschlüssen und die in den Zeitschlitzen S2 übertragene Rückkopplungsinformation zu dem anderen der zugehörigen Ausgangsanschlüsse übertragen werden.
Es ist anzumerken, dass die vorstehend genannte Demultiplex- oder Filterungsfunktion alternativ durch ein Bereitstellen einer Filter- und Demodulationseinheit oder einer Dekodiereinheit in dem Fall erreicht werden kann, dass ein Frequenz- bzw. ein Code-Multiplexschema verwendet wird.
Die Ausgangsanschlüsse des Schalters 13 sind mit jeweiligen Eingangsanschlüssen einer Gewichtbestimmungseinheit 14 verbunden, die ein Gewichtsignal auf der Grundlage der in 4 gezeigten Tabellen bestimmt. Die Gewichtbestimmungseinheit 14 bestimmt insbesondere die erforderliche Phasendifferenz zwischen den Antennen A1 und A2 durch ein Mitteln der Rückkopplungsinformationen der zwei Schlitztypen S1 und S2, die über die jeweiligen Eingangsanschlüsse empfangen werden. Es kann jedoch eine beliebige andere Kombination der zwei Rückkopplungsinformationen bereitgestellt werden.
Das bestimmte Gewichtsignal, bspw. eine Phasendifferenz, wird der TRX 11 zugeführt, die eine entsprechende Phasensteuerung der Antennen A1 und A2 ausführt, um dadurch die erforderliche Phasendifferenz herzustellen, die zu einer optimalen Kohärenz der Sendesignale in der MS 20 führt.
Die MS 20 umfasst eine Sende-/Empfangseinrichtung (TRX) 21 zum Empfangen der Sendesignale von den Antennen A1 und A2 der BS 10 über eine damit verbundene Antenne. Des Weiteren ist die TRX 21 mit einer Extraktionseinheit 22 verbunden, die zur Extraktion des Pilotkanalsignals und zur Zufuhr des extrahierten Pilotkanalsignals zu einer Kanalschätzeinheit 23 bereitgestellt ist, welche die erforderlichen Kanalschätzungen berechnet. Die Kanalschätzeinheit 23 ist insbesondere eingerichtet, die Kanalschätzung und die gedrehte Kanalschätzung zu berechnen, die beide dem empfangenen Pilotkanalsignal entsprechen. Die Kanalschätzeinheit 23 gibt die zwei Kanalschätzungen bei jeweiligen zugehörigen Ausgangsanschlüssen aus, die mit entsprechenden Eingangsanschlüssen einer Kanaldifferenzableitungs- und Quantisierungseinheit 24 zur Ableitung einer Phasendifferenz auf der Grundlage der Kanalschätzung und der gedrehten Kanalschätzung, die von der Kanalschätzungseinheit 23 erhalten werden, und zur Ausführung einer entsprechenden Quantisierung verbunden sind. Wie es bereits beschrieben ist, wird die gedrehte Kanalschätzung durch Drehen der Kanalschätzung um einen Winkel von 45° erhalten.
Des Weiteren ist eine Rückkopplungszeitsteuerungseinheit 25 bereitgestellt, die die Phasendifferenzableitungs- und Quantisierungseinheit 24 so steuert, dass eine der Phasendifferenzen, die von der Kanalschätzung und der gedrehten Kanalschätzung abgeleitet werden, entsprechend einer vorbestimmten Rückkopplungszeitsteuerung ausgegeben wird. In dem vorliegenden Fall wird die der Kanalschätzung entsprechende Phasendifferenz, d.h. die konventionelle FB-Betriebsart 2, während der Zeitschlitze S1 ausgegeben und die der gedrehten Kanalschätzung entsprechende Phasendifferenz wird während der Zeitschlitze S2 ausgegeben. Die Phasendifferenzen werden als ein gemulitplextes Rückkopplungssignal der TRX 21 zugeführt, um über den entsprechenden Rückkopplungskanal zu der BS 10 übertragen zu werden.
Es ist anzumerken, dass das Sende-Diversity-Konzept gemäß dem ersten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der bekannten FB-Betriebsart 2 in dem Fall kompatibel ist, dass die BS 10 jede Rückkopplungsinformation als lediglich von der Kanalschätzung abgeleitet annimmt, die nicht gedreht worden ist, d.h., dass die bekannte BS 10 entsprechend der FB-Betriebsart 2 gesteuert wird.
In dem Fall, dass ein Frequenz- oder Code-Rückkopplungsschema verwendet wird, kann die Rückkopplungszeitsteuerungseinheit 25 durch eine Modulationseinheit bzw. eine Codierungseinheit ersetzt werden.
In 6 ist ein Diagramm der komplexen Gewichte oder Endpunkte der Gewichtvektoren gezeigt, die als die Rückkopplungsinformationen in dem ersten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet werden. Die Kreise in dem Diagramm gemäß 6 geben insbesondere die Gewichte an, die in den Schlitzen S1 erhalten werden, d.h. das Gewicht der herkömmlichen FB-Betriebsart 2, und die Kreuze geben die zusätzlichen Gewichte an, die in den Zeitschlitzen S2 erhalten werden. Somit kann eine Phasendifferenzquantisierung, wie sie in der FB-Betriebsart 3 bereitgestellt wird, erhalten werden, ohne die Rückkopplungskanalsignalisierungskapazität zu vergrößern.
In 7 ist ein zweites Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels gezeigt, wobei die Rückkopplungsauflösung der FB-Betriebsart 2 erhalten wird, während lediglich ein einzelnes Rückkopplungsbit verwendet wird. Somit betrifft dieses Beispiel eine verfeinerte FB-Betriebsart 1. Die MS 20 führt insbesondere eine kontinuierliche Messung oder Kanalschätzung, bspw. auf der Grundlage eines Schiebefensters, aus und die Phasendifferenzableitungseinheit 24 quantisiert die Phasendifferenz entsprechend der FB-Betriebsart-2-Phasenkonstellation. In dem vorliegenden Fall werden die Rückkopplungsbits für den realen und imaginären Teil des komplexen Gewichts, die durch die Phasendifferenz bestimmt werden, in aufeinanderfolgenden Schlitzen übertragen, bspw. das Realteil-Bit in den ungeraden Schlitzen, die als ein erster Rückkopplungssubkanal verwendet werden, und das Imaginärteil-Bit in den geraden Schlitzen, die als ein zweiter Subkanal verwendet werden. Eine entsprechende Steuerung wird durch die Rückkopplungszeitsteuerungseinheit 25 der MS 20 ausgeführt.
Entsprechend steuert die Zeitsteuerungseinheit 15 der BS 10 den Schalter 13 so, dass die aufeinanderfolgende Real- und Imaginärteile der Rückkopplungsinformation jeweiligen Eingangsanschlüssen der Gewichtbestimmungseinheit 14 zugeführt werden, die das entsprechende Gewichtsignal bestimmt, das der TRX 11 zugeführt wird, um die erforderliche Phasendifferenz zu erzeugen.
In dem Fall, dass die BS 10 nicht entsprechend diesem Zeitsteuerungsschema gesteuert wird, d.h., die derzeitige FB-Betriebsart 1 wird verwendet, wird die herkömmliche Steuerung erhalten. Wenn die neue Zeitsteuerung bereitgestellt ist, mittelt die Gewichtsbestimmungseinheit 14 über zwei Schlitzen und ändert das Gewichtssignal entsprechend.
Somit wird eine FB-Betriebsart-2-Auflösung mit einer FB-Betriebsart-1-Rückkopplungskapazität erhalten. Außerdem kann eine Antennenverifizierung getrennt für die aufeinanderfolgenden Bits eingebaut werden, was dem STD-Konzept entspricht.
Somit gibt, wie es aus 7 ersichtlich ist, die Rückkopplungsinformation, die in den ungeraden Schlitzen Sungerade bereitgestellt ist, eine Phasendifferenz von 0° oder 180° an und die Rückkopplungsinformation, die in den geraden Schlitzen S_gerade bereitgestellt ist, gibt eine Phasendifferenz von –90° oder +90° an.
In 8 ist ein Diagramm der komplexen Gewichte gezeigt, die gemäß dem zweiten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels rückgekoppelt werden können, wobei die Kreuze die Gewichtinformation angeben, die in den Schlitzen S_gerade übertragen werden, und die Kreise die Gewichte angeben, die in den Schlitzen S_ungerade übertragen werden.
Gemäß einem dritten Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels kann ein Strahl-Diversity-Konzept durch das Rückkopplungsschema angepasst werden, um eine verbesserte Robustheit gegenüber einer fehlerhaften Signalisierung bereitzustellen. Gemäß dem dritten Beispiel sei angenommen, dass eine Raum-Zeit-Codierung (STTD) bei der MS 20 verwendet wird, wobei kodierte Kanalsymbole in zwei Elementblöcke aufgeteilt werden und als b[2n], b[2n+1] und – b·[2n+1], b·[2n] von den Antennen A1 bzw. A2 während Zeitpunkten 2n und 2n+1 unter Verwendung des gleichen Spreizcodes übertragen werden. Dieses einfache orthogonale Symbolstufen-Codierungsschema verdoppelt die Zeit-Diversity, wobei der Empfänger eine einfache lineare Dekodierung verwendet, um die übertragenen Symbole zu erfassen. In dem vorliegenden Fall werden zwei Gewichtvektoren verwendet, die eine Funktion der empfangenen Signalisierung sind. In dem Fall der FB-Betriebsart-1-Rückkopplungssignalisierung wird die nachstehend beschriebene Verarbeitung ausgeführt.
Zwei Strahlen B1 und B2 werden durch die Antennen A1 und A2 der BS 10 in jedem Zeitschlitz übertragen. Die Aktualisierungsrate der Strahlen B1 und B2 ist 800 Hz, d.h., die TRX 11 wird bei jedem weiteren Zeitschlitz aktualisiert. Insbesondere wird der Strahl B1 während ungerader Zeitschlitze und der Strahl B2 während gerader Zeitschlitze modifiziert, wobei jede Gewichtmodifikation über zwei Zeitschlitze wirksam ist, d.h., eine Schiebefenster-Gewichtänderung ist bereitgestellt. Somit ist die Extraktionseinheit 22 der MS 20 eingerichtet, die entsprechenden Test- oder Pilotsignale zu extrahieren, die von den Strahlen B1 und B2 empfangen werden, und diese aufeinanderfolgend der Kanalschätzeinheit 23 zuzuführen. Dann steuert die Rückkopplungszeitsteuerungseinheit 25 die Phasendifferenzableitungseinheit 24 so, dass die jeweiligen Phasendifferenzen bei Zeitsteuerungen ausgegeben werden, die zugehörigen zugewiesenen Zeitschlitzen entsprechen.
Es ist anzumerken, dass die Filterungsfunktion, die durch die Schalteinheit 13 und die Zeitsteuerungseinheit 15 der BS 10 bereitgestellt ist, in dem vorliegenden Fall nicht erforderlich ist, wenn die TRX 11 eingerichtet ist, empfangene Gewichtsignale zu bestimmen und in entsprechender Weise aufeinanderfolgend zugehörigen Strahlen B1 oder B2 zuzuweisen. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, steuert die Zeitsteuerungseinheit 15 den Schalter 13 so, dass das Gewichtsignal des Strahls B1 (das in einem ungeraden Schlitz übertragen wird) zu einem von zugehörigen Ausgangsanschlüssen und das Gewichtssignal des Strahls B2 (das in einem geraden Schlitz übertragen wird) zu dem anderen Ausgangsanschluss geschaltet wird, wobei die Gewichtbestimmungseinheit 14 das entsprechende Gewichtsignal bestimmt. Zusätzlich ist die Zeitsteuerungseinheit 15 eingerichtet, die TRX 11 so zu steuern, dass das empfangene Gewichtsignal dem entsprechenden der Strahlen B1 und B2 zugewiesen wird. Dieses Steuerungsmerkmal ist durch den gestichelten Fehler angegeben, der in dem Blockschaltbild der BS 10 gemäß 5 angezeigt ist.
Es ist anzumerken, dass die vorstehend beschriebenen Einheiten des Blockschaltbilds, das in 5 gezeigt ist, ebenso als Softwaremerkmale eines Steuerungsprogramms etabliert sein können, das einen Mikroprozessor, wie bspw. eine CPU, steuert, der in der BS 10 und MS 20 bereitgestellt ist.
Des Weiteren kann eine beliebige Art einer Signalsatzpartitionierung (bspw. für Tellis-Codes) verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Des Weiteren können die unterschiedlichen Rückkopplungssignalkonstellationen abhängig sein, indem eine progressive Signalisierung verwendet wird. Bspw. kann ein erster Zeitschlitz oder Subkanal zum Rückkoppeln einer Information verwendet werden, die einen Quadranten in einer 4-PSK-Konstellation mit einer höheren Zuverlässigkeit angibt, und ein nachfolgender zweiter Zeitschlitz oder Subkanal kann zum Rückkoppeln einer Information verwendet werden, die die Konstellation innerhalb dieses Quadranten bestimmt. Die Rückkopplungsinformation des zweiten Subkanals kann auf einer differenziellen Änderung, einem Gray-codierten Subquadranten oder einer beliebigen Kombination hiervon beruhen. Hierbei können die Sendegewichte verändert werden, sobald die den Quadranten spezifizierenden Rückkopplungsbits bei der BS 10 angekommen sind, und der verfeinerte Subquadrant kann danach auf der Grundlage der aktuellsten Kanalschätzung eingestellt werden, die nicht verfügbar war, als der Quadrantindex übertragen worden ist (bspw. unter Verwendung einer Gray-Codierung). Dadurch kann eine zusätzliche Verzögerung vermieden werden, die bei dem derzeitigen Konzept verursacht wird, indem auf den Empfang aller Rückkopplungsbits gewartet wird. Des Weiteren treten keine abrupten Änderungen (180° im Falle einer Ein-Bit-Rückkopplung, 90° im Falle einer Zwei-Bit-Rückkopplung usw.) wie bei den derzeitigen Konzepten auf, denen die MS 20, die die bestimmten Kanalparameter schätzt, nicht folgen kann. Somit verringert ein Anwenden der Rückkopplungsinformation in inkrementeller oder zunehmender Weise nicht nur eine Verzögerung, sondern ermöglicht auch eine effektivere Kanalschätzung und Empfängerleistungsfähigkeit. Die Rückkopplungsinformation kann sich auch auf die Phasendifferenz aufeinanderfolgender Schlitze beziehen.
Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf zwei Antennen A1 und A2 begrenzt, sondern kann auch bei beliebigen Mehrfachantennensendern angewendet werden, um eine höhere Auflösungsrückkopplung bereitzustellen. Außerdem kann, wie es bereits beschrieben ist, eine beliebige Art von Multiplexschema verwendet werden, vorausgesetzt, die BS 10 ist eingerichtet, die Rückkopplungsinformation entsprechend zu filtern oder auszuwählen.
Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung bei einem beliebigen drahtlosen Kommunikationssystem angewendet werden, das ein Sende-Diversity- oder ein Sende-Strahlformungs-Konzept umfasst, welches zwischen einem Sendeelement und zumindest einem Empfänger verwendet wird. Folglich sollen die vorstehende Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels und die beigefügte Zeichnung lediglich die vorliegende Erfindung veranschaulichen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung kann innerhalb des Bereichs der beigefügten Patentansprüche variieren.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Sende-Diversity-Verfahren für ein drahtloses Kommunikationssystem mit einem Sendeelement und zumindest einem Empfänger, wobei ein Sendesignal von dem Sendeelement zu zumindest einem Empfänger entsprechend einer Gewichtinformation übertragen wird, die Reaktion auf die Rückkopplungsinformation bestimmt wird. Die Rückkopplungsinformation wird von der Antwort des zumindest einen Empfängers auf das Sendesignal abgeleitet und unter Verwendung gemultiplexter Rückkopplungssignale rückgekoppelt. Somit können mehrfache Quantisierungskonstellationen und/oder konstellationsspezifische Rückkopplungssubkanäle für einen Kanaltest verwendet werden, so dass die gesamte Rückkopplungsauflösung verbessert werden kann, während eine niedrige Signalisierungskapazität des Rückkopplungskanals aufrechterhalten wird.

Claims

Sende-Diversity-Verfahren für ein drahtloses Kommunikationssystem mit einem Sendeelement und zumindest einem Empfänger, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Übertragen eines Sendesignals gemäß Gewichtinformationen, die ansprechend auf Rückkopplungsinformationen bestimmt werden, vom Sendeelement zum zumindest einen Empfänger, b) Ableiten beim zumindest einen Empfänger der Rückkopplungsinformationen von der Antwort auf das Sendesignal, und c) Rückkoppeln der Rückkopplungsinformationen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Ableitens beim zumindest einen Empfänger der Rückkopplungsinformationen von der Antwort auf das Sendesignal zumindest zwei verschiedene Quantisierungskonstellationen verwendet, und der Schritt c) des Rückkoppelns der Rückkopplungsinformationen gemultiplexte Rückkopplungssignale verwendet, wobei die gemultiplexten Rückkopplungssignale ein erstes Rückkopplungssignal mit einer ersten Quantisierungskonstellation und ein zweites Rückkopplungssignal mit einer zweiten Quantisierungskonstellation aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste und zweite Rückkopplungssignal in verschiedenen Zeitschlitzen übertragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und zweite Rückkopplungssignal unter Verwendung verschiedener Codes übertragen werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Rückkopplungssignal ein erstes Gewicht definiert, das auf der Basis einer in die erste Konstellation quantisierten Kanalschätzung bestimmt ist, und das zweite Rückkopplungssignal ein zweites Gewicht definiert, das auf der Basis einer in die zweite Konstellation quantisierten Kanalschätzung bestimmt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Konstellation eine rotierte Kopie der ersten Konstellation ist und aus der ersten Konstellation durch Multiplizieren jedes Elements in der Konstellation mit exp(i·theta) erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das zweite Rückkopplungssignal auf einer rotierten Kanalschätzung basiert, die in die erste Konstellation quantisiert ist, die in einer Komplexe-Ebene-Repräsentierung repräsentiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und zweite Rückkopplungssignal in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen rückgekoppelt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, wobei das erste Rückkopplungssignal einen Realteil der Gewichtinformationen definiert, und das zweite Rückkopplungssignal einen Imaginärteil der Gewichtinformationen definiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, wobei das erste Rückkopplungssignal erste Rückkopplungsinformationen definiert, die zur Aktualisierung eines ersten Strahls des Sendeelements zu verwenden sind, und das zweite Rückkopplungssignal zweite Rückkopplungsinformationen definiert, die zur Aktualisierung eines zweiten Strahls des Sendeelements zu verwenden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das erste Rückkopplungssignal während ungerader Zeitschlitze rückgekoppelt wird, und das zweite Rückkopplungssignal während gerader Zeitschlitze rückgekoppelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eine Quantisierungskonstellation von zumindest einer der vorher übertragenen Quantisierungen abhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das erste Rückkopplungssignal einen Quadranten in einer 4-PSK-Konstellation definiert, und das zweite Rückkopplungssignal einen Konstellationspunkt innerhalb des durch das erste Rückkopplungssignal definierten Quadranten definiert.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Rückkopplungssignal eine differenzielle Änderung, einen Gray-codierten Subquadranten oder eine Kombination davon definiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die gemultiplexten Rückkopplungssignale durch zumindest zwei Nutzer mit verschiedenen Signalkonstellationen übertragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die zumindest zwei Nutzer einen ersten Satz von Nutzern, die Gewichte bei einer ersten Antenne des Sendeelements steuern, und einen zweiten Satz von Nutzern, die Gewichte bei einer zweiten Antenne des Sendeelements steuern, umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Rückkopplungsinformationen zum Steuern eines Übertragungsgewichts einer von zwei Antennen verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Rückkopplungsinformationen zum Steuern von Sendegewichten von zwei Antennen verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei Steuerbefehle zum Steuern der zwei Antennen abwechselnd zum Sendeelement übertragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Sendeelement ein Antennenfeld aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Rückkopplungsinformationen zum Steuern der Senderichtung des Antennenfelds verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Senderichtung vom zumindest einen Rückkopplungssignal abgeleitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei die Senderichtung von einer Phasenschätzung von zumindest einem extrahierten Rückkopplungssignal abgeleitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Gewichtinformationen und/oder eine Senderichtung auf der Basis einer Rückkopplungssignal-Filterungsoperation bestimmt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Filterungsoperation ein robustes Filtern, ein FIR-Filtern, ein IIR-Filtern, ein lineares Filtern, ein nichtlineares Filtern, oder Glätten und Prädiktion aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Zuverlässigkeit der gemultiplexten Rückkopplungssignale zur Gewichtsbestimmung verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei ein Übertragungsfiltern an eine Übertragungskanalcharakteristik angepasst und dynamisch geändert wird.
Sende-Diversity-System für ein drahtloses Kommunikationssystem, mit: a) einer Sendeeinrichtung (10), die dazu angepasst ist, ein Sendesignal von einem Sendeelement (A1, A2) gemäß Gewichtinformationen, die ansprechend auf Rückkopplungsinformationen bestimmt sind, zu übertragen, und b) zumindest einem Empfänger (20), der zum Empfangen des Sendesignals und dazu angepasst ist, die Rückkopplungsinformationen von der Antwort auf das Sendesignal abzuleiten, c) wobei der zumindest eine Empfänger (20) eine Rückkopplungseinrichtung (24, 25) aufweist, die dazu angepasst ist, die Rückkopplungsinformationen rückzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Empfänger (20), der zum Empfangen des Sendesignals und zum Ableiten der Rückkopplungsinformationen von der Antwort auf das Sendesignal angepasst ist, zumindest zwei verschiedene Quantisierungskonstellationen verwendet, und die Rückkopplungseinrichtung (24, 25), die zum Rückkoppeln der Rückkopplungsinformationen angepasst ist, gemultiplexte Rückkopplungssignale verwendet, wobei die Rückkopplungseinrichtung (24, 25) dazu angepasst ist, ein erstes Rückkopplungssignal mit einer ersten Quantisierungskonstellation und ein zweites Rückkopplungssignal mit einer zweiten Quantisierungskonstellation zu erzeugen.
System gemäß Anspruch 27, wobei das erste Rückkopplungssignal ein erstes Phasengewicht definiert, das auf der Basis einer Kanalschätzung bestimmt ist, und das zweite Rückkopplungssignal ein zweites Phasengewicht definiert, das auf der Basis einer rotierten Konstellation des ersten Rückkopplungssignals bestimmt ist, das in einer Komplexe-Ebene-Repräsentierung repräsentiert ist.
System gemäß Anspruch 27, wobei das erste Rückkopplungssignal einen Realteil der Gewichtinformationen definiert, und das zweite Rückkopplungssignal einen Imaginärteil der Gewichtinformationen definiert.
System gemäß Anspruch 27, wobei das erste Rückkopplungssignal erste Rückkopplungsinformationen definiert, die durch die Sendeeinrichtung (10) zur Aktualisierung eines ersten Strahls des Sendeelements (A1, A2) zu verwenden sind, und das zweite Rückkopplungssignal zweite Rückkopplungsinformationen definiert, die durch die Sendeeinrichtung (10) zur Aktualisierung eines zweiten Strahls des Sendeelements (A1, A2) zu verwenden sind.
System gemäß Anspruch 29 oder 30, wobei die Rückkopplungseinrichtung (24, 25) dazu angepasst ist, das erste Rückkopplungssignal während ungerader Zeitschlitze und das zweite Rückkopplungssignal während gerader Zeitschlitze rückzukoppeln.
Sender für ein drahtloses Kommunikationssystem, mit: a) einer Extraktionseinrichtung (12), die dazu angepasst ist, Rückkopplungsinformationen aus einem empfangenen Signal zu extrahieren, b) einer Sendeeinrichtung (11), die dazu angepasst ist, ein Sendesignal von einem Sendeelement (A1, A2) gemäß Gewichtinformationen zu übertragen, c) einer Bestimmungseinrichtung (14), die dazu angepasst ist, die Gewichtinformationen ansprechend auf die extrahierten Rückkopplungsinformationen zu bestimmen, gekennzeichnet durch d) eine Steuereinrichtung (13, 15), die dazu angepasst ist, die Bestimmungseinrichtung (14) zu steuern, um die Gewichtinformationen gemäß gemultiplexter Rückkopplungssignale zu bestimmen, die zum Rückkoppeln der Rückkopplungsinformationen verwendet werden, wobei die Rückkopplungsinformationen unter Verwendung von zumindest zwei verschiedenen Quantisierungskonstellationen vorliegen, wobei die Steuerungseinrichtung (13, 15) eine Schalteinrichtung (13) aufweist, die dazu angepasst ist, abwechselnd ein erstes Rückkopplungssignal mit einer ersten Quantisierungskonstellation und ein zweites Rückkopplungssignal mit einer zweiten Quantisierungskonstellation zur Bestimmungseinrichtung (14) zu schalten.
Sender gemäß Anspruch 32, wobei die Bestimmungseinrichtung (14) dazu angepasst ist, die Gewichtinformationen vom ersten und zweiten Rückkopplungssignal abzuleiten.
Sender gemäß Anspruch 32, wobei die Steuerungseinrichtung (13, 15) dazu angepasst ist, die Sendeeinrichtung (11) zu steuern, um abwechselnd einen ersten Strahl des Sendeelements (A1, A2) unter Verwendung erster Gewichtinformationen, die auf der Basis des ersten Rückkopplungssignals bestimmt sind, und einen zweiten Strahl des Sendeelements (A1, A2) unter Verwendung zweiter Gewichtinformationen, die auf der Basis des zweiten Rückkopplungssignals bestimmt sind, zu aktualisieren.
Sender gemäß einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei das Sendeelement ein Antennenfeld (A1, A2) ist.
Empfänger für ein drahtloses Kommunikationssystem, mit. a) einer Empfangseinrichtung (21), die dazu angepasst ist, ein Sendesignal zu empfangen, b) einer Ableitungseinrichtung (22, 23, 24), die dazu angepasst ist, Rückkopplungsinformationen von der Antwort auf das Sendesignal abzuleiten, und c) einer Rückkkopplungseinrichtung (24, 25), die dazu angepasst ist, die Rückkopplungsinformationen rückzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungseinrichtung zumindest zwei verschiedene Quantisierungskonstellationen verwendet, und die Rückkopplungseinrichtung gemultiplexte Rückkopplungssignale verwendet, wobei die Ableitungseinrichtung (22, 23, 24) eine Extraktionseinrichtung (22), die dazu angepasst ist, ein mit einer bekannten Leistung übertragenes Testsignal zu extrahieren, eine Kanalschätzungseinrichtung (23), die dazu angepasst ist, eine Kanalschätzung auf der Basis des extrahierten Testsignals durchzuführen, und eine Erzeugungseinrichtung (24) aufweist, die dazu angepasst ist, die gemultiplexten Rückkopplungssignale auf der Basis der Kanalschätzung zu erzeugen, und wobei die Erzeugungseinrichtung (24) dazu angepasst ist, ein erstes Rückkopplungssignal mit einer ersten Quantisierungskonstellation und ein zweites Rückkopplungssignal mit einer zweiten Quantisierungskonstellation zu erzeugen, wobei die Rückkopplungseinrichtung (24, 25) dazu angepasst ist, das erste und zweite Rückkopplungssignal als die gemultiplexten Rückkopplungssignale rückzukoppeln.
Empfänger gemäß Anspruch 36, wobei die Rückkopplungseinrichtung (24, 25) dazu angepasst ist, abwechselnd das erste und zweite Rückkopplungssignal rückzukoppeln, wobei eine Quantisierung des Rückkopplungssignals auf der neuesten Kanalschätzung und einer Verfügbaren der ersten und zweiten Konstellation basiert.
Empfänger gemäß Anspruch 36, wobei die Erzeugungseinrichtung (24) dazu angepasst ist, das erste Rückkopplungssignal auf der Basis der Kanalschätzung und das zweite Rückkopplungssignal auf der Basis einer Rotation der Kanalschätzung durch einen in einer Komplexe-Ebene-Repräsentierung repräsentierten vorbestimmten Winkel zu erzeugen.
Empfänger gemäß Anspruch 36, wobei die Erzeugungseinrichtung (24) dazu angepasst ist, das erste Rückkopplungssignal auf der Basis eines Realteils der Rückkopplungsinformationen und das zweite Rückkopplungssignal auf der Basis eines Imaginärteils der Rückkopplungsinformationen zu erzeugen.
Empfänger gemäß Anspruch 36, wobei die Extraktionseinrichtung (22) dazu angepasst ist, abwechselnd ein Testsignal entsprechend einem ersten Strahl und ein Testsignal entsprechend einem zweiten Strahl zu extrahieren, und wobei die Erzeugungseinrichtung (24) dazu angepasst ist, abwechselnd das erste Rückkopplungssignal auf der Basis einer Kanalschätzung für den ersten Strahl und das zweite Rückkopplungssignal auf der Basis einer Kanalschätzung für den zweiten Strahl zu erzeugen.