EP1177600A2 - Verfahren zur steuerung und dynamischen anpassung der richtcharakteristik von linearen antennenarrays bei der räumlichen trennung von signalen - Google Patents

Verfahren zur steuerung und dynamischen anpassung der richtcharakteristik von linearen antennenarrays bei der räumlichen trennung von signalen

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EP1177600A2
EP1177600A2 EP00909041A EP00909041A EP1177600A2 EP 1177600 A2 EP1177600 A2 EP 1177600A2 EP 00909041 A EP00909041 A EP 00909041A EP 00909041 A EP00909041 A EP 00909041A EP 1177600 A2 EP1177600 A2 EP 1177600A2
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EP
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directivity
directional characteristic
signals
separability
determined
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EP00909041A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Boche
Thomas Kuhwald
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Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
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Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and dynamically adapting the directional characteristic of linear antenna arrays in the spatial separation of signals.
  • a method and apparatus for generating predetermined directional characteristics of adaptive array antennas in wireless mobile radio systems is H. Boche at the conference "Selected Problems of modern Mobilfunksyteme” on 11.12.1998 in the Institute of Communications Engineering at ETH Zurich (Switzerland) in 'a lecture Title "Use of 'smart antennas' in CDMA-based mobile radio systems” has been reported (CDMA - Code Division Multiple Access).
  • This solution enables the creation of a directional characteristic with little expenditure on equipment and numerical means, in which both the direction of the global maximum (main beam) and the directions of the zeros can be specified.
  • the useful and interference signals are received and the number of input signals is determined.
  • the information obtained so far is passed on to the beamformer (beamformer) in order to now separate the useful and interference signals according to the previously determined signal incidence angles, to amplify the useful signals and in parallel to limit the number of interference signals.
  • the beamformer beamformer
  • a coefficient matrix is first used to determine the antenna weights
  • the weighting factors Wk are determined, which are multiplied by the respectively associated signals of the antenna outputs, finally the weighted signals are added to an overall signal and the desired directional characteristic is thus formed.
  • the directional characteristic formed must be continuously updated. It can always happen that two participants approach each other until they can no longer be separated using a directional characteristic. In such situations, the problem is to find criteria with which the separability of the participants can be assessed depending on their position and the requirements of the participants for the quality of the connection (Quality of Service - QoS). Based on such criteria, the directional characteristic and dynamic frequency assignment can be controlled. This means that the SDMA principle can be consistently used in this mobile radio system. So far, the decision about the separability of the participants has been made empirically.
  • a method for controlling and dynamically adapting the directional characteristic of linear antenna arrays in the spatial separation of signals is specified, in which the directivity D is selected and defined as a criterion for the separability of subscribers according to the equation where HJ ⁇ ) generally designates the directional characteristic of a linear antenna array, for the formation of which the weighting factors wi for the individual signals according to mm ++ 11
  • D 1 / b m + 1 is used, then the calculated directivity D is compared with a necessary minimum value of the directivity D min which is adapted to the required quality of the connection, the separability of the users being possible at D> D m m and D ⁇ D m ⁇ n the separability of the users is not possible is, and in the case of D ⁇ D m in the associated closest disruptive subscriber, which can no longer be separated from the others, is removed from the SDMA range by means of a frequency change and then for the now existing users with the changed frequencies directional characteristic and Directivity can be determined.
  • the method according to the invention for controlling and dynamically adapting the directional characteristic of linear antenna arrays in the spatial separation of signals allows, given a required transmission quality, the assessment of the separability of the participants on the basis of the directivity of the resulting directional characteristic and thus an efficient and simple control of an SDMA system.
  • the directivity has a direct influence on the bit error probability of the radio link in such a way that the greater the directivity, the smaller the bit error probability. If a maximum permissible bit error probability is required for a radio connection, this results in a minimally required directivity.
  • the directivity of the directional characteristic represents a quality feature for the current directional characteristic. If a disturbing participant (zero point) is too close to the participant to be selected (main direction), the directivity is too low. If this falls below the required minimum value, these two participants can no longer be separated. As a consequence, a frequency change (handover) is carried out, the interfering subscriber in question is removed from the SDMA area and thus this is omitted Zero, which manifests itself in greater directivity. Directivity can thus be used as a criterion for the separability of participants under different quality requirements.
  • FIG. 1 shows the block diagram of an adaptive antenna with directivity control
  • FIG. 2 flow diagram for separating the users by means of the directivity criterion.
  • FIG. 1 shows the block diagram of an adaptive antenna.
  • the task of the beam former is to determine the weighting factors wi, .... w N for the individual signals, so that the desired directional characteristic is formed. This takes place in the following steps: From the determination of the angles of incidence of the signals, both the angles of incidence of the useful signal ⁇ * and the angles of incidence of the interference signals coi with 1 ⁇ I ⁇ N-1 are known, where N corresponds to the number of antenna elements used.
  • the goal is to find the coefficients b
  • bit error probability of an asynchronous interference limited CDMA system is determined according to (see IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 43, pp. 680 - 690, August 1994) calculated, where M is the spreading factor of the CDMA code and K is the number of currently active subscribers (and thus K -1 indicates the number of interferers) and E (x) corresponds to the error function that with
  • This bit error rate can be reduced by using intelligent antennas, it results in
  • D is the directivity of the directional characteristic of the intelligent antenna.
  • the directivity of a directional characteristic is included
  • the directivity has a direct influence on the bit error probability of the radio link in the form that the greater the directivity, the smaller the bit error probability.
  • D 1 / b m + 1 .
  • the calculated value for the directivity must now be compared with a necessary for the instantaneous transmission quality required minimum value of the directivity D m ⁇ n. If the determined value is D> D min , the separability of the users is possible. However, if the determined value is D ⁇ D m in, the separability of the users is not possible; therefore the corresponding disturbing subscriber, who can no longer be separated from the others, is removed from the SDMA range by frequency changes.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

Um die Trennbarkeit der Teilnehmer in Abhängigkeit ihrer Position und der Anforderungen der Teilnehmer an die Qualität der Verbindung abschätzen zu können und somit die Steuerung der Richtcharakteristik und dynamische Vergabe von Frequenzen zu ermöglichen, wird ein Verfahren angegeben, bei dem die Direktivität (D) als Kriterium für die Trennbarkeit von Teilnehmern ausgewählt und bestimmt wird nach der Gleichung (I), wobei H(ejφ) allgemein die Richtcharakteristik eines linearen Antennenarrays bezeichnet, für deren Ausbildung die Gewichtsfaktoren w¿I? für die einzelnen Signale gemäß (II) berechnet werden und gleichzeitig derjenige Koeffizient (bk = bm+1) für die Berechnung der Gewichtsfaktoren, der für das Maximum der Richtcharakteristik in Richtung des Nutzsignals ermittelt wurde, für die Berechnung der Direktivität gemäß (D = 1/bm+1) verwendet wird. Ergibt der Vergleich der errechneten Direktivität (D) mit einem der erforderlichen Qualität der Verbindung angepaßten notwendigen minimalen wert de Direktivität (Dmin), daß D < Dmin ist, d.h.der zugehörige störende Teilnehmer ist nicht mehr von den anderen trennbar und wird durch einen Frequenzwechsel aus dem SDMA-Bereich entfernt. Anschließend werden für die nunmehr vorhandenen Nutzer mit den geänderten Frequenzen Richtcharakteristik und Direktivität bestimmt.

Description

Bezeichnung
Verfahren zur Steuerung und dynamischen Anpassung der Richtcharakteristik von linearen Antennenarrays bei der räumlichen Trennung von Signalen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und dynamischen Anpassung der Richtcharakteristik von linearen Antennenarrays bei der räumlichen Trennung von Signalen.
Über ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung vorgegebener Richtcharakteristiken von adaptiven Gruppenantennen in drahtlosen Mobilfunksystemen ist von H. Boche anläßlich der Konferenz „Ausgewählte Probleme moderner Mobilfunksyteme" am 11.12.1998 im Institut für Kommunikationstechnik der ETH Zürich (Schweiz) in' einem Vortrag mit dem Titel „Einsatz von ,smart antennas' in CDMA-basierten Mobilfunksystemen" berichtet worden (CDMA - Code Division Multiple Access). Diese Lösung ermöglicht mit geringem apparativen und numerischen Aufwand die Erzeugung einer Richtcharakteristik, bei der sowohl die Richtung des globalen Maximum (Hauptstrahl) als auch die Richtungen der Nullstellen vorgegeben werden können. Hierbei werden zunächst die Nutz- und Störsignale empfangen und die Anzahl der Eingangssignale bestimmt. Nach der Bestimmung der Einfallswinkel dieser Signale werden die bisher erhaltenen Informationen an den Strahlformer (Beamformer) weitergeleitet, um nunmehr die Trennung von Nutz- und Störsignalen nach den vorher ermittelten Signaleinfallswinkeln vorzunehmen, die Nutzsignale zu verstärken und parallel hierzu die Anzahl der Störsignale zu begrenzen. Mittels digitaler Signalverarbeitung wird zur Ermittlung der Antennengewichte zunächst eine Koeffizientenmatrix
zur Lösung der Gleichung für die Richtcharakteristik
Qej{f°k →l bei Erfüllung der
Bedingungen H t** ) = 1° ßr ≤ k ≤ m ßr ώe Störsigmde
[1 für k = m -- \ für das Nutzsignal aufgestellt. Anschließend wird das Gleichungssystem
zur Bestimmung der Koeffizienten bι gelöst, woraus über m+\
1=1
dann die Gewichtsfaktoren Wk bestimmt werden, die mit den jeweils zugehörigen Signalen der Antennenausgänge multipliziert werden, abschließend werden die gewichteten Signale zu einem Gesamtsignal addiert und somit die gewünschte Richtcharakteristik ausgebildet. Durch den Einsatz von adaptiven Gruppenantennen können in zukünftigen Mobilfunksystemen derartige Richtcharakteristiken bestimmt werden, wobei Nutzsignale aus vorher bestimmten Richtungen mit einem erhöhten Gewinn empfangen und gleichzeitig Störsignale aus ebenfalls vorher bestimmten Richtungen unterdrückt werden, was die Qualität des Empfangssignals und somit die Übertragungskapazität der Funkverbindung erhöht. Durch mehrere gleichzeitig erzeugte Richtcharakteristiken kann eine räumliche Trennung von verschiedenen Nutzsignalen (SDMA - Space Division Multiple Access) realisiert werden, die eine Vervielfachung der Anzahl bedienbarer Teilnehmer pro Funkzelle ermöglicht. Aufgrund der Mobilität der Teilnehmer sowie der raschen zeitlichen Veränderung der Eigenschaften des Funkkanals muß die gebildete Richtcharakteristik permanent nachgeführt werden. Dabei kann stets der Fall eintreten, daß sich zwei Teilnehmer so annähern, bis diese nicht mehr über eine Richtcharakteristik getrennt werden können. Bei solchen Situationen besteht das Problem darin, Kriterien zu finden, mit denen die Trennbarkeit der Teilnehmer in Abhängigkeit ihrer Position und der Anforderungen der Teilnehmer an die Qualität der Verbindung (Quality of Service - QoS) abgeschätzt werden kann. Basierend auf solchen Kriterien kann die Steuerung der Richtcharakteristik und dynamische Vergabe von Frequenzen erfolgen. Damit kann das SDMA-Prinzip in diesem Mobilfunksystem konsequent ausgenutzt werden. Bisher erfolgte die Entscheidung über die Trennbarkeit der Teilnehmer auf empirischem Weg.
In der Zeitschrift „Funkschau" 23/96, S. 84-87 wird ausgeführt, daß ein Wechsel des Frequenzkanals dann erfolgt, wenn sich bei einer Überschneidung (Direktivität D < Dmin) von zwei Hauptkeulen die Übertragungsqualität des Funkkanals sehr verschlechtert. Eine konkrete Lösung hierzu ist nicht angegeben.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das die Trennbarkeit der Teilnehmer in Abhängigkeit ihrer Position und der Anforderungen der Teilnehmer an die Qualität der Verbindung abschätzt und somit die Steuerung der Richtcharakteristik und dynamische Vergabe von Frequenzen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung und dynamischen Anpassung der Richtcharakteristik von linearen Antennenarrays bei der räumlichen Trennung von Signalen angegeben, bei dem die Direktivität D als Kriterium für die Trennbarkeit von Teilnehmern ausgewählt und definiert ist nach der Gleichung wobei H Jω) allgemein die Richtcharakteristik eines linearen Antennenarrays bezeichnet, für deren Ausbildung die Gewichtsfaktoren wi für die einzelnen Signale gemäß mm++11
Wi = ∑bk -j l ωk k=l durch Bildung einer Koeffizientenmatrix A zur Lösung der Gleichung ι . \ m+t
H j(ω-ωι
Q »)
1=1 bei Erfüllung der Bedingungen H iξj )= 1 Maximum der Richtcharakteristik in Richtung des
Nutzsignals
H (e^ )= 0 Nullstellen der Richtcharakteristik in Richtung der Störsignale
1 ≤ l ≤ m m ≤ N-1 , aus dem Gleichungssystem
berechnet werden, wobei A die Koeffizientenmatrix mit den Elementen
A = {akιι} mit 1 < k,l < m+1 und akl, = Q (ej(fi)k ~ωι">) ist und der Koeffizient bm+1 für die Bestimmung der Direktivität (D) gemäß
D = 1/bm+1 verwendet wird, anschließend die errechnete Direktivität D mit einem der erforderlichen Qualität der Verbindung angepaßten notwendigen minimalen Wert der Direktivität Dmιn verglichen wird, wobei bei D > D mm die Trennbarkeit der Nutzer möglich ist und bei D < D mιn die Trennbarkeit der Nutzer nicht möglich ist, und im Falle von D < D min der zugehörige dichteste störende Teilnehmer, der nicht mehr von den anderen trennbar ist, durch Veranlassung eines Frequenzwechsels aus dem SDMA-Bereich entfernt wird und anschließend für die nunmehr vorhandenen Nutzer mit den geänderten Frequenzen Richtcharakteristik und Direktivität bestimmt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und dynamischen Anpassung der Richtcharakteristik von linearen Antennenarrays bei der räumlichen Trennung von Signalen ermöglicht bei Vorgabe einer geforderten Übertragungsqualität die Beurteilung der Trennbarkeit der Teilnehmer anhand der Direktivität der entstehenden Richtcharakteristik und damit eine effiziente und einfache Steuerung eines SDMA-Systems. Die Verwendung des Koeffizienten bm+ι zur Bestimmung der Direktivität erfordert keine zusätzlichen aufwendigen Rechnungen, sondern fällt - sozusagen als „Nebenprodukt" - bei der Anpassung der Richtcharakteristik mit ab, da gleichzeitig der Koeffizient bm+ι für die Berechnung der Gewichtsfaktoren, der für das Maximum der Richtcharakteristik in Richtung des Nutzsignals ermittelt wurde, für die Berechnung der Direktivität gemäß D = 1/bm+ι verwendet wird. Die nach einem Frequenzwechsel ermittelte Direktivität ist immer besser als die vorher ermittelte.
Die Direktivität hat direkten Einfluß auf die Bitfehlerwahrscheinlichkeit der Funkstrecke derart, daß die Bitfehlerwahrscheinlichkeit um so kleiner wird, je größer die Direktivität ist. Wird für eine Funkverbindung eine maximal zulässige Bitfehlerwahrscheinlichkeit gefordert, so ergibt sich daraus eine minimal notwendige Direktivität. Die Direktivität der Richtcharakteristik stellt ein Qualitätsmerkmal für die momentane Richtcharakteristik dar. Befindet sich ein störender Teilnehmer (Nullstelle) zu nahe an dem zu selektierenden Teilnehmer (Hauptrichtung), resultiert daraus eine zu kleine Direktivität. Unterschreitet diese den geforderten Minimalwert, können diese beiden Teilnehmer nicht mehr voneinander getrennt werden. Als Konsequenz wird ein Frequenzwechsel (Handover) vorgenommen, der betreffende störende Teilnehmer wird aus dem SDMA-Bereich entfernt und somit entfällt diese Nullstelle, was sich in einer größeren Direktivität äußert. Damit kann die Direktivität als Kriterium für die Trennbarkeit von Teilnehmern unter verschiedenen Qualitätsanforderungen verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer adaptiven Antenne mit Direktivitätssteuerung, Fig. 2 Ablaufschema zur Trennung der Nutzer mittels Direktivitätskriterium.
Für den Fall, daß mehrere Teilnehmer um die Antenne einer Basisstation angeordnet sind und alle Teilnehmer gleichzeitig senden, kann ohne Ausbildung einer Richtcharakteristik lediglich eine Überlagerung aller Sendesignale empfangen werden. Solche Situationen treten typischerweise bei CDMA-basierten Mobilfunksystemen auf. Ein wirksames Mittel zur Unterdrückung dieser Überlagerungen ist der Einsatz adaptiver Antennen, die die Richtungen aller an der Antenne einfallender Signale bestimmen und mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens eine Richtcharakteristik ausbilden, die das gewünschte Signal mit einem maximalen Gewinn empfängt und gleichzeitig die Störsignale durch Nullstellen in ihrer Richtcharakteristik unterdrückt.
In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer adaptiven Antenne dargestellt. Zunächst werden die Nutz- und Störsignale empfangen und ihre Anzahl und ihr Einfallswinkel bestimmt. Die Aufgabe des Strahlformers (Beamformers) besteht darin, die Gewichtsfaktoren w-i, .... wN für die einzelnen Signale zu bestimmen, so daß die gewünschte Richtcharakteristik ausgebildet wird. Dies erfolgt in folgenden Schritten: Aus der Bestimmung der Einfallswinkel der Signale sind sowohl die Einfallswinkel des Nutzsignales ω* als auch die Einfallswinkel der Störsignale coi mit 1 < I < N-1 bekannt, wobei N der Anzahl der verwendeten Antennenelemente entspricht. Es wird ein Beampattern (Richtcharakteristik) generiert, welches die folgenden Bedingungen erfüllt: a) Maximum des Beampattern in Richtung des Nutzsignales H(eJω* )= l b) Nullstellen des Beampattern in Richtung der Störsignale
H {^Jωl ) = o l ≤ l ≤ m m ≤ N - l c) die Direktivität soll maximal sein, d.h. π
— jl H (eJω)\2 dω = minimal,
2π
-# dabei entspricht m der Anzahl der zu generierenden Nullstellen. Dazu wird zunächst die Grundfunktion
betrachtet. Mit den Nullstellen ω! ... ωm und der Ηauptrichtung ω*, die mit cθm+ι = ω* angesetzt wird, entsteht das folgende allgemeine Beampattern
N-i
H (eJω)= ∑br Q (eΛω→l ))
1=1
Ziel ist es, die Koeffizienten b| so zu bestimmen, daß die aufgestellten Randbedingungen bezüglich ω\ und ω* erfüllt werden
Dies führt zu einem Gleichungssystem der Ordnung m+1 in der Form
dabei ist A die Koeffizientenmatrix mit den Elementen A = {ak,ι} 1 < k,l < m+1 mit ak,, = ρ (A * -"' )).
Die Bitfehlerwahrscheinlichkeit eines asynchronen interferenzbegrenzten CDMA-Systems wird gemäß (s. IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 43, pp. 680 - 690, August 1994) berechnet, wobei M den Spreizfaktor des CDMA-Codes und K die Anzahl der momentan aktiven Teilnehmer bedeutet (und damit K -1 die Anzahl der Störer angibt) und E(x) der Fehlerfunktion entspricht, die mit
definiert ist. Durch den Einsatz von intelligenten Antennen kann diese Bitfehlerrate reduziert werden, sie ergibt sich zu
dabei ist D die Direktivität der Richtcharakteristik der intelligenten Antenne. Die Direktivität einer Richtcharakteristik ist mit
2 π
D = -
definiert. Man kann erkennen, daß die Direktivität einen direkten Einfluß auf die Bitfehlerwahrscheinlichkeit der Funkstrecke hat und zwar in der Form, daß die Bitfehlerwahrscheinlichkeit um so kleiner wird, je größer die Direktivität ist.
Für den in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Beamformer ergibt sich die Direktivität direkt aus der Lösung des Gleichungssystems (**) zu
D = 1/bm+1. Der errechnete Wert für die Direktivität muß nun mit einem für die momentane erforderliche Übertragungsqualität notwendigen minimalen Wert der Direktivität Dmιn verglichen werden. Ist der bestimmte Wert D > Dmin, ist die Trennbarkeit der Nutzer möglich. Ist der bestimmte Wert jedoch D < Dmin, ist die Trennbarkeit der Nutzer nicht möglich; deshalb wird der entsprechende störende Teilnehmer, der nicht mehr von den anderen trennbar ist, durch Frequenzwechsel aus dem SDMA-Bereich entfernt. Diese Schritte können wiederholt werden, so daß mit einem vernachlässigbar kleinen zusätzlichen Aufwand im Vergleich zur Rechenzeit für die Ausbildung der Richtcharakteristik eine sehr effiziente Steuerung der Vergabe der Frequenzen realisierbar ist, da die vorgeschlagene Lösung die Berechnung der Direktivität in Echtzeit ermöglicht, die - wie bereits erwähnt - unmittelbar die Bitfehlerrate beeinflußt. Für dieses konkrete Ausführungsbeispiel eines Beamformers ist es nicht notwendig, zur Bestimmung der Direktivität das entsprechende Integral mit großem numerischen Aufwand zu ermitteln, sondern - wie oben beschrieben - nur den Koeffizienten bm+1 zu bestimmen.
In Fig. 2 ist das Ablaufschema zur Trennung der Nutzer mittels Direktivitätskriterium dargestellt. Nach der Selektion der Nutz- und Störsignale erfolgt im Beamformer sowohl die Wichtung der Signale als auch die Berechnung der Direktivität. Wird nun beim folgenden Vergleich der ermittelten Direktivität D mit der dem aktuellen Anwendungsfall erforderlichen Qualität angepaßten notwendigen minimalen Direktivität Dmin festgestellt, daß D < Dmin ist, ist die Trennbarkeit der Nutzer nicht möglich. In diesem Fall wird der an der Hauptrichtung der Richtcharakteristik nächstgelegene störende Nutzer mit dem Einfallswinkel ce>f durch Veranlassung eines Frequenzwechsels entfernt und erneut mit der Eingabe der Signale der nunmehr in ihrer Anzahl reduzierten und die Frequenzen {ω*, ωι ωκ-ι} \ { ot} aufweisenden Nutzer begonnen, um für diese Bedingungen die Richtcharakteristik und die Direktivität zu ermitteln. Diese Selektion kann wiederholt werden bis ein den Qualitätsanforderungen der Übertragung angepaßtes Ergebnis vorliegt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung und dynamischen Anpassung der Richtcharakteristik von linearen Antennenarrays bei der räumlichen Trennung von Signalen, bei dem die Direktivität (D) als Kriterium für die Trennbarkeit von Teilnehmern ausgewählt und definiert ist nach der Gleichung
2 π
D =
wobei H jω) allgemein die Richtcharakteristik eines linearen Antennenarrays bezeichnet, für deren Ausbildung die Gewichtsfaktoren wi für die einzelnen Signale gemäß mm++11
W| = ∑bk • e , -J-l'«>k k=l durch Bildung einer Koeffizientenmatrix A zur Lösung der Gleichung m+1
H^ ∑byQ ^-^)
1=1 bei Erfüllung der Bedingungen
H ω* )= ι Maximum der Richtcharakteristik in Richtung des
Nutzsignals
H (e^ )= 0 Nullstellen der Richtcharakteristik in Richtung der
Störsignale
1 ≤ l ≤ m m ≤ N-1 , aus dem Gleichungssystem
berechnet werden, wobei A die Koeffizientenmatrix mit den Elementen A = {ak,,} mit 1 < k,l ≤ m+1 und ak,, = Q (e^ -^/ )) jst und der Koeffizient bm+ι für die Bestimmung der Direktivität (D) gemäß
D = 1/bm+ι verwendet wird, anschließend die errechnete Direktivität (D) mit einem der erforderlichen Qualität der Verbindung angepaßten notwendigen minimalen Wert der Direktivität (Dmin) verglichen wird, wobei bei D > Dmin die Trennbarkeit der Nutzer möglich ist und bei D < Dmin die Trennbarkeit der Nutzer nicht möglich ist, und im Falle von D < Dmin der zugehörige störende Teilnehmer, der nicht mehr von den anderen trennbar ist, durch Veranlassung eines Frequenzwechsels aus dem SDMA-Bereich entfernt wird und anschließend für die nunmehr vorhandenen Nutzer mit den geänderten Frequenzen Richtcharakteristik und Direktivität bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Verfahrensschritte wiederholt werden.
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