DE69937296T2

DE69937296T2 - Nachrichtensystem für senden und demodulation eines nachrichtensignals mit einer adaptiven antennengruppe

Info

Publication number: DE69937296T2
Application number: DE69937296T
Authority: DE
Inventors: Robert Mark Grapevine HARRISON
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: JP2002519928A; KR100412295B1; DE69937296D1; WO2000001078A1; US6067324A; EP1092273B1; CN1307753A; CA2336307A1; KR20010053301A; EP1092273A1; BR9911629A; JP4391021B2; CN1144384C; CA2336307C; EP1092273A4

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf drahtlose Kommunikationssysteme und im Besonderen auf ein verbessertes Verfahren für das Übertragen und Empfangen von Kommunikationssignalen unter Verwendung einer adaptiven Anordnung von Antennen in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Des Weiteren bezieht sie sich auf einen Basis-Transceiver und ein Teilnehmergerät für das Ausführen des Verfahrens.
Hintergrund der Erfindung
Ein häufiges Ziel bei der Ausgestaltung von drahtlosen Kommunikationssystemen liegt darin, die Anzahl der Benutzer zu erhöhen, die gleichzeitig das Kommunikationssystem nutzen können. Dies kann als Erhöhung der Systemkapazität bezeichnet werden.
In drahtlosen Kommunikationssystemen mit Codemultiplex mit Mehrfachzugriff (CDMA, Code Division Multiple Access) wurde die Verwendung von adaptiven Anordnungen von Antennen an dem Basis-Transceiver als ein Verfahren für das Erhöhen der Systemkapazität vorgeschlagen. Eine Antenne der adaptiven Anordnung schließt zwei oder mehr Strahlungselemente mit Dimensionen, Raumaufteilung, Orientierung und einer Beleuchtungssequenz ein, sodass die Felder für die einzelnen Elemente gemeinsam ein Feld mit höheren Stärken in einige Richtungen und geringeren Feldstärken in andere Richtungen ergeben. Eine Antenne der adaptiven Anordnung trägt dazu bei, die Systemkapazität zu erhöhen, weil dieses Feld- oder Strahlungsmuster (welches eine Vielzahl von Strahlen oder Keulen enthält) derart konfiguriert sein kann, dass die für einen ausgewählten Benutzer bestimmten Signale in Antennenkeulen mit höherem Gewinn in die Richtung eines Ausbreitungsweges zu einem ausgewählten Benutzer zeigen, während Nullstellen in dem Antennenmuster wahrscheinlich für andere Benutzer bestimmt sind. Somit werden andere Signale, die für die anderen Benutzer in der Nullstelle der Antenne des ausgewählten Benutzers vorgesehen sind, von der für den ausgewählten Benutzer bestimmten Leistung nicht negativ beeinflusst. Dies erhöht die Kapazität, weil die Signale eines Benutzers nicht mit einem höheren Antennengewinn an alle anderen Benutzer in dem Sektor oder der Zelle übertragen werden können, wo die Qualität der Signale von sämtlichen anderen Benutzern abnehmen würde. Während einige andere Benutzer in einer Keule mit höherem Gewinn sein können, befinden sich andere nicht darin, was dazu führt, dass sämtliche Benutzer statistisch gesehen besser in der Lage sind, die für sie bestimmten Signale zu empfangen.
In Vorschlägen des Stands der Technik für Überträger von adaptiven Anordnungen, welche ihre Muster auf einer Pro-Benutzer-Basis anpassen, wird üblicherweise eine Pro-Benutzer-Steuerung verwendet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine korrekte Demodulation es erforderlich macht, dass die Steuerung phasengleich mit dem Übertragungskanal ist. Somit ist die Steuerungsphase relativ zu dem Übertragungskanal verschoben, wenn die Steuerung nicht mit demselben Antennenmuster wie der Übertragungskanal übertragen wird. In einem System mit adaptiver Anordnung mit einer Steuerung für jeden Benutzer muss die Steuerung von jedem Benutzer in Übereinstimmung mit den Wertigkeiten (d. h. den Gewinnen und Phasen), die für das Erzeugen der Beleuchtungssequenz des Übertragungskanals des Benutzers verwendet werden, modifiziert werden.
Somit weist das Pro-Benutzer-Steuerungssystem eine geringere Kapazität aufgrund von folgendem auf: (1) die Verwendung von zusätzlichen Steuerungen; (2) die Verwendung von längeren Steuerungssequenzen, um jede Steuerung unterscheidbar zu machen; (3) eine entsprechende Erhöhung der Komplexität der Steuerungssuchvorrichtung in dem Teilnehmergerät aufgrund der längeren Steuerungssequenzen; (4) fehlende Rückwärtskompatibilität mit vorhandenen zellulären CDMA-Teilnehmergeräten (IS-95); und (5) die Erhöhung der Komplexität der weichen Gesprächsumschaltung sowie die Verringerung der Kapazität aufgrund der Zuweisung einer zusätzlichen Steuerung pro Benutzer während der weichen Gesprächsumschaltung.
Das Hinzufügen einer Steuerung pro Benutzer verringert effektiv die Höhe des durch Verwendung einer adaptiven Anordnung erreichten Gewinns. Unter der Annahme, dass eine Sendesteuerung 7% der Gesamtübertragungsleistung aufnimmt und dass Pro-Benutzer-Steuerungen dieselben 7% der Gesamtübertragungsleistung verwenden, gehen 7% der Kapazität verloren, weil nach wie vor Sendesteuerungen für den Zweck der Gesprächsumschaltung benötigt werden.
Aufgrund der Erhöhung der von den adaptiven Anordnungen bereitgestellten Sektorkapazität können vier Mal so viele Steuerungen benötigt werden. Dies bedeutet, dass die Steuerungssequenzen vier Mal länger sein müssen, um die Steuerungen voneinander zu unterscheiden. Eine Suchvorrichtung in einem Teilnehmergerät, welche diese längeren Steuerungen sucht, bräuchte vier Mal soviel Integrationszeit, was höhere Anforderungen an die Rechenleistung bedeutet. Dies setzt sich zusammen aus der Tatsache, dass die engen Strahlen der adaptiven Anordnungen im Allgemeinen einen größeren Suchaufwand bedeuten, weil mehr Strahlen vorliegen. Dies bedeutet, dass die Suchvorrichtungen wahrscheinlich überlastet werden.
EP-A-0 755 127 beschreibt ein FDD/CDMA-Übertragungs-/Empfangssystem, das einen CDMA-Überträger und einen CDMA-Empfänger einschließt. Der CDMA-Überträger schließt eine Vielzahl von Übertragungsantennen, Signalübertragungseinheiten für das Übertragen von mit verschiedenen Werten gewerteten Übertragungssignalen an die jeweiligen Übertragungsantennen, und Steuerungssignalübertragungseinheiten für das Übertragen einer Vielzahl von unterschiedlichen Steuerungssignalen an die jeweiligen Übertragungsantennen ein. Der CDMA-Empfänger schließt eine Empfangseinheit für das Erhalten eines empfangenen Signals von den Übertragungssignalen von der Vielzahl von Übertragungsantennen des CDMA-Überträgers hinsichtlich der Empfangsqualität und eine Einheit für das Übertragen von Antennen-Steuerungssignalen, die Empfangsleistungswerten der empfangenen Steuerungssignale entsprechen, an den CDMA-Überträger ein.
Somit sollte auf der Hand liegen, dass ein Bedarf für ein Verfahren und System für das Übertragen und Demodulieren eines Kommunikationssignals mit einer adaptiven Anordnung von Antennen ohne die Notwendigkeit von Pro-Benutzer-Steuerungen oder komplexer Signalisierung mit hoher Kapazität zwischen dem Basis-Transceiver und dem Teilnehmergerät besteht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die neuartigen, als kennzeichnend für die Erfindung angesehenen Merkmale werden in den angehängten Ansprüchen dargelegt. Allerdings werden die Erfindung an sich ein bevorzugter Benutzungsmodus, weitere Gegenstände und Vorteile derselben am besten durch die Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung einer veranschaulichenden Ausführungsform in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen verstanden:
1 ist ein High-Level-Logic Flussdiagramm, welches das Verfahren und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 zeigt ein Teilnehmergerät für das Implementieren des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein detailliertes Diagramm eines Kanal-Kalkulators und eines Steuerungssynthetisators, die in 2 gezeigt werden;
4 ist eine detaillierte Darstellung eines Wertungsrechners, der in 2 gezeigt ist, und
5 zeigt einen Basis-Transceiver in Übereinstimmung mit dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es soll nun Bezug auf die Figuren genommen werden und insbesondere auf 1, die ein logisches Flussdiagramm zeigt, welches die Funktionsweise des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie veranschaulicht, beginnt der Prozess bei Block 100 und wird anschließend bei Block 102 fortgesetzt, wobei das System für jedes Element in einer adaptiven Anordnung von Antennen an einem Basis-Transceiver eine unterschiedliche Elementsteuerung zu einem Teilnehmergerät überträgt. Eine Steuerung ist ein von einem Basis-Transceiver an ein Teilnehmergerät zum Zwecke des Bereitstellens einer Bezugsgröße an das Teilnehmergerät übertragenes Signal, sodass das Teilnehmergerät den Funkfrequenzkanal (RF-Kanal, radio frequency channel) charakterisieren kann. Die Steuerung kann ebenso eine Phasen-Bezugsgröße für eine kohärente Demodulation bereitstellen. In einem CDMA-System kann die Steuerung mit einem Direktsequenz-Spreizspektrum-Signal (Direct Sequence Spread Spectrum) implementiert sein.
Die Elementsteuerungen sind derart ausgestaltet, dass sie eine geringe Kreuzkorrelation aufweisen. Sie sind bevorzugt ausgehend von orthogonalen Sequenzen ausgestaltet, wie etwa die in IS-95 verwendeten Walsh-Hadamard-Sequenzen (siehe TIA/EIA/IS-95-A, Mobile Station-Base Station Capability Standard for Dual Mode Wide Band Spread Spectrum Cellular System, März 1995, veröffentlicht von der the Electronic Industries Association (EIA), 2001 I Street, N. W., Washington, D. C. 20006), können aber auch aus Sequenzen gebildet werden, die eine niedrige Kreuzkorrelation aufweisen, wie etwa verschiedene Offsets einer Pseudorauschen-Sequenz (PN-Sequenz, pseudonoise sequence).
Anschließend berechnet das Teilnehmergerät die Kanalimpulsantwort jedes Kanals, der sich von jedem Antennenelement zu dem Teilnehmergerät erstreckt, wie in Block 104 veranschaulicht. Es gilt zu beachten, dass die Impulsantwort von jedem dieser Kanäle mehrere Strahlen, die sich jeweils über verschiedene Wege zwischen dem Antennenelement und dem Teilnehmergerät ausbreiten, einschließen kann. Jede Kanalimpulsantwort kann berechnet werden, indem ein angepasster Filter verwendet wird, der an die jeweilige Elementsteuerung angepasst ist. Diese angepassten Filter weisen Impulsantworten auf, welche die zeitlich umgekehrte komplexe Konjugation der Elementsteuerungen sind. Die Längen der angepassten Filter werden lang genug eingestellt, um das durchschnittliche Rauschen zu berechnen, jedoch kurz genug, damit der Filter auf Veränderungen in dem Kanal anspricht.
Nach dem Berechnen der Kanalimpulsantwort überträgt das Teilnehmergerät Überträger-Steuerungsdaten an den Basis-Transceiver, wie in Block 106 gezeigt. Die Überträger-Steuerungsdaten stellen die für das Modifizieren der Übertragungskanalsignale benötigte Information bereit, und zwar auf eine Weise, die den Gewinn der Anordnung von Antennen für den jeweiligen Standort des Teilnehmergeräts erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Überträger-Steuerungsdaten die Wertigkeiten der adaptiven Anordnung, die das Teilnehmergerät für die Modifikationen der Phase und des Gewinns jedes der Antennenelemente an dem Transceiver empfiehlt. In einer alternativen Ausführungsform sind die Überträger-Steuerungsdaten die quantisierten Messungen der Kanalimpulsantwort jedes Kanals zwischen jedem Antennenelement und dem Teilnehmergerät. In noch einer weiteren Ausführungsform können die Überträger-Steuerungsdaten eine Fehlerraten-Anzeige sein, die dem Basis-Transceiver eine Rückmeldung bezüglich der Wirksamkeit einer kürzlich getroffenen Auswahl von Wertigkeiten bereitstellt.
Nach der Übertragung von Überträger-Steuerungsdaten führt der Prozess zahlreiche Schritte an dem Basis-Transceiver und dem Teilnehmergerät durch, wie durch parallele Pfade in dem Flussdiagramm gezeigt. In dem Basis-Transceiver verwendet der Prozess die Überträger-Steuerungsdaten, um Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren der Element-Übertragungssignale, die von jedem Element in der Anordnung von Antennen übertragen werden, zu modifizieren, wie in Block 108 veranschaulicht. In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet der Basis-Transceiver die übertragenen Wertigkeiten der adaptiven Anordnung, die von dem Teilnehmergerät empfohlen wurden, um jedes Element in der Anordnung von Antennen zu steuern. Alternativ können diese Wertigkeiten der adaptiven Anordnung auf eine Weise berechnet werden, die ähnlich der unten im Hinblick auf die Berechnung von bei dem Synthetisieren einer Steuerung in dem Teilnehmergerät verwendeten Steuerungssynthese-Wertigkeiten beschriebenen ist.
Es soll nun Bezug auf Abläufe in dem Teilnehmergerät genommen werden, wobei ein Satz von Steuerungssynthese-Wertigkeiten basierend auf der berechneten Impulsantwort der Kanäle zwischen jedem Antennenelement und dem Teilnehmergerät berechnet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Steuerungssynthese-Wertigkeiten berechnet, um für den Teilnehmer die höchstmögliche Leistung bereitzustellen. Wenn pro Element eine Wertigkeit der adaptiven Anordnung verwendet wird, sind die Steuerungssynthese-Wertigkeiten, welche die höchstmögliche Leistung liefern, die Elemente des Eigenvektors entsprechend dem maximalen Eigenwert der Autokorrelationsmatrix R_A von Kanalimpulsantwort-Sample, welche untenstehend definiert ist:
wobei W_i die Wertigkeit an der i-te Antenne, α_i(j) der Wert der berechneten Kanalimpulsantwort des Kanals von dem i-ten Antennenelement an den Teilnehmer nach einer Verzögerung j, λ_max der maximale Eigenwert und e_max der dem maximalen Eigenwert entsprechende Eigenvektor ist.
Wenn pro Element mehrere Wertigkeiten verwendet werden, können die Wertigkeiten die komplexe Konjugation der Berechnungen der normalisierten Kanalimpulsantworten sein. In diesem Fall kann der Vektor der Wertigkeiten an dem Element i geschrieben werden als:
wobei „*" die komplexe Konjugation anzeigt.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung steht das Verfahren für das Berechnen von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung an dem Basis-Transceiver für das Modifizieren von Element-Übertragungssignalen mathematisch zu dem Verfahren, welches das Teilnehmergerät verwendet, um die Steuerungssynthese-Wertigkeiten zu berechnen, in Beziehung oder ist mit diesem koordiniert.
Nach dem Berechnen der Steuerungssynthese-Wertigkeiten synthetisiert der Prozess unter Verwendung der Steuerungssynthese-Wertigkeiten eine Steuerung, wie in Block 112 veranschaulicht. Diese „synthetisierte Steuerung" wird durch das Aufsummieren von gewerteten Versionen von berechneten Kanalimpulsantworten erzeugt. Somit beschreibt die synthetisierte Steuerung den Gewinn und die Phase des „zusammengesetzten" Kanals, der sämtliche Wege aller Strahlen zwischen sämtlichen Antennenelementen und dem Teilnehmergerät umfasst. Da die synthetisierte Steuerung Information enthält, die den zusammengesetzten Kanal vollständiger beschreibt, ist die synthetisierte Steuerung eine gute Bezugsgröße für kohärentes Demodulieren des an dem Teilnehmergerät empfangenen Übertragungskanals.
Gemäß der vorliegenden Erfindung muss die Zeiteinstellung oder die Synchronisation der Verwendung der Wertigkeiten bei Übertragen und Demodulieren sorgfältig zwischen dem Basis-Transceiver und dem Teilnehmergerät koordiniert werden. Wenn zum Beispiel der Transceiver Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren von Element-Übertragungssignalen ändert, bevor das Teilnehmergerät Steuerungssynthese-Wertigkeiten berechnet und eine Steuerung synthetisiert, dann könnten sich die Wertigkeiten wesentlich unterscheiden und an dem Teilnehmergerät treten mit großer Wahrscheinlichkeit Fehler auf. Somit schließt der Prozess einen Schritt des Feststellens, dass das Teilnehmergerät bereit ist, die gewerteten Element-Übertragungssignale, die mit neu berechneten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung gewertet wurden, zu empfangen, ein, wie in Block 114 gezeigt. Wenn das Teilnehmergerät nicht bereit ist, dann verzögert sich der Prozess, wie in Block 116 veranschaulicht. Es gilt zu beachteten, dass die in 1 gezeigte Ausführungsform die Grundlage für ein langsames Teilnehmergerät legt. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es dieser Schritt des Synchronisierens des Umschaltens zu neuen Wertigkeiten erforderlich machen, dass das Teilnehmergerät auf den Basis-Transceiver wartet. In jedem Fall kann das langsamere Gerät das schnellere darüber benachrichtigen, dass es bereit ist, neu berechnete Wertigkeiten zu verwenden, oder die beiden Geräte können übereinkommen, das Umschalten um eine bestimmte Zeitspanne zu verzögern, welche die für das Berechnen von Wertigkeiten in jedem Gerät benötigte Zeit überschreitet. Somit schließt der Schritt für das Bestimmen der Bereitschaft eine Nachricht für das Anzeigen der Bereitschaft oder ein Verzögern um einen Zeitraum, der für das Synchronisieren des Umschaltens benötigt wird, ein.
Nach dem Synchronisieren des Umschaltens zu neu berechneten Wertigkeiten modifiziert der Basis-Transceiver den Gewinn und die Phase jedes Element- Übertragungssignals in Übereinstimmung mit den festgelegten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren von Element-Übertragungssignalen, wie in Block 118 veranschaulicht. Anschließend beginnt der Basis-Transceiver, die gewerteten Element-Übertragungssignale, wie in Block 120 gezeigt, zu übertragen. Zu einem abgestimmten Zeitpunkt beginnt das Teilnehmergerät mit dem Demodulieren der gewerteten Element-Übertragungssignale unter Verwendung der synthetisierten Steuerung, wie in Block 122 veranschaulicht. Anschließend kehrt der Prozess schrittweise zu Block 104 zurück, wobei die Messungen der Kanalimpulsantwort aktualisiert werden, adaptive Anordnung und Steuerungssynthese-Wertigkeiten erneut berechnet werden und ein Umschalten zu den neu berechneten Wertigkeiten wie oben beschrieben synchronisiert wird.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nun ein Teilnehmergerät für das Implementieren des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie veranschaulicht schließt Teilnehmergerät 200 Antenne 201 für das Empfangen und Übertragen von Signalen zu und von einem Basis-Transceiver ein.
Antenne 201 ist an Kanal-Kalkulator 204 gekoppelt, der verwendet wird, um eine Kanalimpulsantwort für jeden Kanal zwischen jedem Antennenelement an der Transceiver-Basisstation und Antenne 201 zu berechnen. Eingaben an Kanal-Kalkulator 204 werden an Steuerungsgenerator 206 gekoppelt, der Steuerungssignale P₁–P_n generiert, die Elementsteuerungen entsprechen, die an jedem Antennenelement der Anordnung von Antennen an dem Basis-Transceiver verwendet werden.
Die Ausgabe von Kanal-Kalkulator 204 ist eine Gruppe von Vektoren α ^_i(t) – α ^_n(t), welche die Impulsantwort von Kanälen zwischen jedem Antennenelement und Teilnehmerantenne 201 beschreiben. Diese Vektoren werden an Eingaben an Steuerungssynthetisator 208, Wertungsrechner 210 und Nachrichtenprozessor 212 gekoppelt.
Nachrichtenprozessor 212 sendet Steuerungsdaten an den Basis-Transceiver-Überträger, der verwendet wird, um die Wertigkeiten der adaptiven Anordnung zu bestimmen. Diese Überträger-Steuerungsdaten können empfohlene Wertigkeiten der adaptiven Anordnung einschließen, die in dem Teilnehmergerät berechnet wurden. Alternativ können die Überträger-Steuerungsdaten eine Darstellung der Kanalimpulsantwort-Messungen von Kanal-Kalkulator 204 sein. Diese Darstellungen können quantisierte Darstellungen der Kanalimpulsantwort-Vektoren sein. In noch einer weiteren Ausführungsform können die Überträger-Steuerungsdaten eine Nachricht sein, die eine Kanal-Fehlerrate anzeigt, die verwendet werden kann, um die Wirksamkeit der Sätze von jeweils an dem Basis-Transceiver und dem Teilnehmergerät ausgewählten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung und der Steuerungssynthese anzuzeigen.
Wertungsrechner 210 empfängt als Eingaben die Vektoren der Kanalimpulsantwort und berechnet die Wertigkeiten, die das Teilnehmergerät verwendet, um eine Steuerung zu synthetisieren. In einer bevorzugten Ausführungsform kann Computer 210 auch empfohlene Wertigkeiten der adaptiven Anordnung berechnen und die empfohlenen Wertigkeiten an Nachrichtenprozessor 212 senden, der wiederum die empfohlenen Wertigkeiten an den Basis-Transceiver überträgt, sodass der Transceiver diese beim Übertragen von Element-Übertragungssignalen verwenden kann.
Die von Wertungsrechner 210 ausgegebenen Steuerungssynthese-Wertigkeiten können durch Verzögerungsschaltung 214 verzögert werden, bevor sie an Steuerungssynthetisator 208 übertragen werden. Der Zweck dieser Verzögerung besteht darin, das Umschalten von dem vorherigen Satz von Wertigkeiten zu dem neu berechneten Satz von Wertigkeiten sowohl an dem Teilnehmergerät als auch an dem Basis-Transceiver zu synchronisieren. In einigen Ausführungsformen kann die Dauer der Verzögerung 214 Null sein, weil der Basis-Transceiver darauf wartet, dass Teilnehmergerät 200 die Steuerungssynthese-Wertigkeiten in Wertungsrechner 210 berechnet.
Im Anschluss an die Synchronisationsverzögerung werden die berechneten Steuerungssynthese-Wertigkeiten in Steuerungssynthetisator 208 eingegeben, wobei eine Steuerung synthetisiert und in Demodulator 216 verwendet wird, um Übertragungssignale zu demodulieren. Innerhalb von Demodulator 216 wird die synthetisierte Steuerung 218 als eine Bezugsgröße für kohärentes Demodulieren verwendet. Demodulator 216 kann mit einem RAKE-Empfänger implementiert werden, wobei in diesem Fall die Ausgabe von Demodulator 216 eine entspreizte Basisband-Kombination von RAKE-Fingern ist.
Die Ausgabe von Demodulator 216 ist an Decoder 220 gekoppelt, der mit einem Viterbi-Decoder implementiert werden kann. Die Ausgabe von Decoder 220 sind Übertragungskanal-Daten, die Stimm- oder Benutzerdaten darstellen und auf geeignete Weise an den Benutzer des Teilnehmergeräts weitergereicht werden können.
Unter Bezugnahme auf 3 nun wird ein detaillierteres Diagramm eines Kanal-Kalkulators und eines Steuerungssynthetisators, wie in 2 gezeigt, gezeigt. Die Eingabe an Kanal-Kalkulator 204 ist das Basisbandsignal r(t) von Antenne 201. (Es gilt zu beachten, dass ein Abwärtskonvertierer von RF nicht gezeigt wird). Innerhalb von Kanal-Kalkulator 204 ist das Basisbandsignal r(t) an angepasste Filter 250 gekoppelt. Diese angepassten Filter weisen ebenfalls Eingaben von Steuerungsgenerator 206, wie in 3 als Steuerungen P₁–P_n gezeigt, auf.
Angepasste Filter 250 führen einen Vorgang für angepasste Filter unter Verwendung des von dem Basisband empfangenen Signals r(t) und der Steuerungen P₁–P_n wie oben beschrieben aus. Die Ausgabe von jedem geeigneten Filter 250 ist die Berechnung der Kanalimpulsantwort des Kanals von jedem Antennenelement an das Teilnehmergerät.
Diese Berechnungen der Kanalimpulsantwort werden dann an Steuerungssynthetisator 208 gekoppelt. Steuerungssynthetisator 208 schließt Filter 252 ein, welche die Berechnungen der Kanalimpulsantwort mit den Steuerungssynthese-Wertigkeiten W₁–W_n filtert. Filter 252 können mit einem Filter mit einem einzigen Ausgang implementiert sein, wobei die Berechnungen der Impulsantwort jeweils mit Steuerungssynthese-Wertigkeiten W₁–W_n multipliziert werden.
Die Ausgabe der Filter 252 ist an Addierer 254 gekoppelt, der sämtliche Ausgaben addiert. Die Ausgabe von Addierer 254 ist synthetisierte Steuerung 218, die ein Äquivalent des Impulsantwortvektors zu einer einzigen, mit der adaptiven Anordnung unter Verwendung von Wertigkeiten W₁–W_n übertragenen Steuerung ist.
Unter Bezugnahme auf 4 nun wird eine detailliertere Veranschaulichung von Wertungsrechner 210, der in 2 gezeigt wird, gezeigt. Wie veranschaulicht schließt Wertungsrechner 210 den Rechner 270 für die Sample-Kanal-Autokorrelationsmatrix ein. Matrix-Rechner 270 empfängt Berechnungen der Kanalimpulsantwort von Kanal-Kalkulator 204 und berechnet die Sample-Kanal-Autokorrelationsmatrix R_A 272, wie oben beschrieben.
Matrix R_A 272 wird dann in den Kalkulator des maximalen Eigenvektors 274 eingegeben, welcher den dem maximalen Eigenwert der Sample-Kanal-Autokorrelationsmatrix R_A 272 entsprechenden Eigenvektor berechnet. Die Ausgabe des Kalkulators des maximalen Eigenvektors 274 sind die Elemente des maximalen Eigenvektors, hier gezeigt als W₁–W_n, die Steuerungssynthese-Wertigkeiten.
Unter Bezugnahme auf 5 nun wird ein Basis-Transceiver in Übereinstimmung mit dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie veranschaulicht schließt Basis-Transceiver 300 Übertragungskanal-Daten, gezeigt als TCH₁–TCH_L, für einen oder mehr Benutzer ein. Jeder Übertragungskanal ist n-fach gesplittet, um einen Ausgangspunkt für Übertragungskanal-Daten für jedes Element in der aus n Elementen bestehenden Anordnung von Antennen 302 bereitzustellen.
Nach dem n-fachen Splitten des Signals wird jedes der n Signale in Filter 304 eingegeben, die verwendet werden, um für jedes Element der Anordnung von Antennen 302 die gewerteten Element-Übertragungssignale zu erzeugen. Filter 304 empfangen von Wertungsrechner 306 Wertigkeiten der adaptiven Anordnung.
Von Wertungsrechner 306 ausgegebene Wertigkeiten der adaptiven Anordnung werden basierend auf von Überträger-Steuerungsdaten-Empfänger 308 empfangenen Überträger-Steuerungsdaten bestimmt. Überträger-Steuerungsdatenempfänger 308 empfängt eine Eingabe von Antenne 310, die ein Element in der Anordnung von Antennen 302 sein kann oder nicht. In einer bevorzugten Ausführungsform empfängt Überträgersteuerungsdaten-Empfänger 308 empfohlene Wertigkeiten von Teilnehmergerät 200. Wertungsrechner 306 verwendet dann die empfohlenen Wertigkeiten der adaptiven Anordnung, um Filter 304 zu steuern.
In einer alternativen Ausführungsform kann Überträger-Steuerungsdaten-Empfänger 308 quantisierte Berechnungen der Kanalimpulsantwort von Teilnehmergerät 200 empfangen, welche dann an Wertungsrechner 306 für das Berechnen von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung auf eine der Berechnung von Steuerungssynthese-Wertigkeiten ähnliche Art und Weise in Teilnehmergerät 200 weitergereicht werden, wie unter Bezugnahme auf 4 und 5 diskutiert.
Synchronisationscontroller 312 bestimmt, ob das Teilnehmergerät bereit ist oder nicht, mit den neu bestimmten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung modifizierte Element-Übertragungssignale zu empfangen. Wenn das Teilnehmergerät bereit ist, dann initiiert Synchronisationscontroller 312 eine Veränderung an den neu berechneten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung in Wertungsrechner 306. Somit werden zu einem von Synchronisationscontroller 312 bestimmten Zeitpunkt neue Wertigkeiten der adaptiven Anordnung in den Filtern 304 verwendet.
Nachdem Element-Übertragungssignale von den Filtern 304 gewertet wurden, werden Elementsteuerungen P₁–P_n zu den gewerteten Element-Übertragungssignalen durch Addierer 314 hinzugefügt. Steuerungen P₁–P_n entsprechen Antennenelementen 1–n in der Anordnung von Antennen 302. An Teilnehmergerät 200 werden die Kanäle für Antennenelemente 1–n eindeutig durch die Fähigkeit, Steuerungen P₁–P_n voneinander unterscheiden zu können, gekennzeichnet.
Im Anschluss an Addierer 314 addieren Addierer 316 L gewertete Element-Übertragungssignale von den L weiteren Übertragungskanälen, um die n Signale zu bilden, die über jedes Element in der Anordnung von Antennen 302 übertragen werden.
Aufwärtskonvertierer 318 sind an die Ausgaben der Summierer 316 gekoppelt, welche verwendet werden können, um die von Summierern 316 ausgegebenen, für die Übertragung geeigneten Funkfrequenzsignale zu konvertieren.

Claims

Ein Verfahren für das Übertragen von Kommunikationssignalen zwischen einem Basis-Transceiver (300) und einem Teilnehmergerät (200) in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Übertragen einer unterschiedlichen Elementsteuerung für jedes Element in einer Anordnung von Antennen (302) des Basis-Transceivers (300) von dem Basis-Transceiver (300) an das Teilnehmergerät (200); ungefähres Berechnen einer Kanalimpulsantwort von jedem Kanal, der sich von dem jeweiligen Antennenelement zu dem Teilnehmergerät erstreckt, an dem Teilnehmergerät (200); Übertragen von Überträger-Steuerungsdaten von dem Teilnehmergerät (200) an den Basis-Transceiver (300) als Antwort auf Messungen; Bestimmen von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung an dem Basis-Transceiver (300) für das Modifizieren von Element-Übertragungssignalen, die von jedem Element in der Anordnung von Antennen (302) als Antwort auf die Überträger-Steuerungsdaten übertragen wurden; parallel zu der Bestimmung der Wertigkeiten der adaptiven Anordnung, Berechnen von Steuerungssynthese-Wertigkeiten an dem Teilnehmergerät (200) und Synthetisieren einer Steuerung unter Verwendung der Steuerungssynthese-Wertigkeiten; Feststellen unter Verwendung von gewerteten Element-Übertragungssignalen, ob das Teilnehmergerät (200) bereit für eine Kommunikation ist; wenn das Teilnehmergerät (200) bereit ist, Modifizieren des Gewinns und der Phase jedes Element-Übertragungssignals gemäß den bestimmten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung an dem Basis-Transceiver (300); wenn das Teilnehmergerät (200) nicht bereit ist, Verschieben dieser Modifikation; Übertragen der gewerteten Element-Übertragungssignale von dem Basis-Transceiver (300); und Demodulieren der gewerteten Übertragungssignale an dem Teilnehmergerät (200) unter Verwendung der synthetisierten Steuerung.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Überträger-Steuerungsdaten empfohlene Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren der Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen einschließt, und wobei der Schritt des Bestimmens einer Vielzahl von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung ferner das Auswählen der empfohlenen Wertigkeiten der adaptiven Anordnung als die Vielzahl von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren einer Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen einschließt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Überträger-Steuerungsdaten Phasen der verschiedenen Elementsteuerungen einschließen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Feststellens, dass das Teilnehmergerät (200) bereit ist, das Verschieben um einen Zeitraum, der ausreichend ist, um eine Bereitschaft des Teilnehmergeräts (200) zu erreichen, ein von einer Antennenanordnung (302) übertragenes und in Übereinstimmung mit der Vielzahl von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung gewertetes Kommunikationssignal zu empfangen, einschließt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Modifizierens der Phase und des Gewinns der Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen in Übereinstimmung mit der bestimmten Vielzahl von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung das Filtern der Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen in Übereinstimmung mit der bestimmten Vielzahl von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung einschließt.
Ein Basis-Transceiver (300) für das Übertragen eines Kommunikationssignals von einer Anordnung von Antennen (302) in einem drahtlosen Kommunikationssystem für das Ausführen des Verfahrens wie in einem beliebigen der Ansprüche 1–5 beansprucht, der folgendes umfasst: eine Antennen-Anordnung (302) mit einer Vielzahl von Elementen, um an ein Teilnehmergerät (200) eine unterschiedliche Elementsteuerung für jedes Element und gewertete Element-Übertragungssignale zu übertragen; einen Empfänger, um von dem Teilnehmergerät (200) übertragene und auf Messungen basierende Übertragungssteuerungsdaten zu übertragen; einen Wertungsrechner (306), um Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren von von jedem Element in der Antennen-Anordnung (302) übertragenen Element-Übertragungssignalen als Reaktion auf die Übertragungssteuerungsdaten zu bestimmen; ein Controller (312), um unter Verwendung der gewerteten Element-Übertragungssignale zu bestimmen, ob das Teilnehmergerät (200) bereit für eine Kommunikation ist, wobei die gewerteten Übertragungssignale mit den bestimmten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung gewertet wurden, und eine Vielzahl von Filtern (304), um die bestimmten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung von dem Wertungsrechner (306) zu empfangen und um das gewertete Element-Übertragungssignal für jedes Element der Anordnung von Antennen (302) zu erstellen.
Der Transceiver (300) gemäß Anspruch 6, wobei die Überträger-Steuerungsdaten empfohlene Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren der Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen einschließt.
Der Transceiver (300) gemäß Anspruch 7, wobei der Wertungsrechner (306) ferner derart konfiguriert ist, dass er eine auf den Überträger-Steuerungsdaten basierende ungefähr berechnete Kanalimpulsantwort berechnet.
Der Transceiver (300) gemäß Anspruch 6, wobei die Überträger-Steuerungsdaten Phasen der verschiedenen Elementsteuerungen einschließen.
Der Transceiver (300) gemäß Anspruch 6, wobei der Controller (312) Mittel für das Verschieben um einen Zeitraum einschließt, der ausreichend ist, eine Bereitschaft des Teilnehmergeräts (200) herzustellen, ein von der Antennenanordnung übertragenes und in Übereinstimmung mit der Vielzahl von Wertigkeiten der adaptiven Anordnung (302) gewertetes Kommunikationssignal zu empfangen.
Ein Teilnehmergerät (200) für das Empfangen eines Kommunikationssignals von einer Anordnung von Antennen (302) in einem drahtlosen Kommunikationssystem für das Ausführen des Verfahrens wie in einem beliebigen der Ansprüche 1–5 beansprucht, das folgendes umfasst: eine Antenne (201), um Signale an einen Basis-Transceiver (300) mit einer Antennenanordnung (302) mit einer Vielzahl von Elementen zu übertragen und dieselben von diesem zu empfangen; ein Kanal-Kalkulator (204) für das ungefähre Berechnen einer Kanalimpulsantwort für jeden Kanal zwischen jedem Antennenelement an dem Basis-Transceiver (300) und der Antenne (201); ein Prozessor (212), um Überträger-Steuerungsdaten an den Basis-Transceiver (300) als Antwort auf Messungen zu senden; einen Wertungsrechner (210), um auf der Kanalimpulsantwort für jeden Kanal basierende Steuerungssynthese-Wertigkeiten zu berechnen; einen Synthetisator (208), der eine Vielzahl von Filtern (252) einschließt, um die Kanalimpulsantwort für jeden Kanal mit den Steuerungssynthese-Wertigkeiten zu filtern und um eine synthetisierte Steuerung (218) zu generieren; und einen Demodulator (216), um unter Verwendung der synthetisierten Steuerung (218) gewertete Element-Übertragungssignale zu demodulieren.
Das Teilnehmergerät (200) gemäß Anspruch 11, wobei das Kommunikationssignal Element-Kommunikationssignale umfasst, die jeweils von einem aus der Vielzahl von Elementen in der Anordnung von Antennen (302) übertragen wurden, und wobei die Steuerungssynthese-Wertigkeiten mit den an dem Transceiver (300) verwendeten Wertigkeiten der adaptiven Anordnung in Beziehung stehen, um Merkmale der Element-Kommunikationssignale als Antwort auf die Überträger-Steuerungsdaten zu modifizieren.
Das Teilnehmergerät (200) gemäß Anspruch 11, das ferner folgendes einschließt: Mittel für das Berechnen von empfohlenen Wertigkeiten der adaptiven Anordnung für das Modifizieren der Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen; und wobei das Mittel für das Übertragen von Überträger-Steuerungsdaten an den Transceiver (300) Mittel für das Übertragen von empfohlenen Wertigkeiten der adaptiven Anordnung an den Transceiver (300) für das Modifizieren der Vielzahl von Element-Kommunikationssignalen einschließt.