NO324384B1 - Fremgangsmate og apparat for retningsstyrt radiokommunikasjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og apparat for retningsstyrt radiokommunikasjon mellom en første stasjon og en annen stasjon. Spesielt, men ikke utelukkende, kan foreliggende oppfinnelse anvendes i forbindelse med celledelte kommunikasjonsnett som anvender en antennegruppe på en adaptiv måte, f.eks. romdelte multiaksess-nett.

Med for tiden implementerte celledelte kommunikasjonsnett sender en kombinert sender/mottaker-basestasjon (BTS) signaler ment for en gitt mobilstasjon (MS) som kan være en mobiltelefon, over en celle eller en cellesektor betjent av vedkommende basestasjon. Systemer som bruker adaptive antennegrupper, slik som romdelt multiaksess (SDMA)-systemer har imidlertid vært foreslått. I adaptive antennegruppesystemer vil den kombinerte sender/mottaker-basestasjon ikke sende signaler ment for en gitt mobilstasjon over den celle eller cellesektor som dekkes av vedkommende basestasjon, men vil bare sende signalet over en mindre andel av cellen eller cellesektoren. Den retning et signal sendes i til en gitt mobilstasjon, blir vanligvis bestemt i samsvar med den retning hvorfra et signal fra mobilstasjonen er mottatt.

I noen kjente celledelte kommunikasjonsnett er det vanlig å ha høy ret-ningsbestemt trafikk. Med andre ord vil basestasjonen eller en mobilstasjon sende langt mer informasjon enn den mottar. Dette kan f.eks. inntreffe med pakkeradionett. I pakkeradionett blir dataene sendt til eller fra en mobilstasjon i form av pak-ker. Følgelig er tidsdelt dupleks-modus (TDD-modus) blitt foreslått. Den samme radiokanal-karakteristikk vil effektivt bli brukt til signaler som sendes av mobilstasjonen til basestasjonen og også til de signaler som sendes av basestasjonen til mobilstasjonen. Signalene blir ikke sendt av mobilstasjonen og basestasjonen samtidig. I et tidsdelt multiaksess-system (TDMA-system) vil noen av lukene i en ramme bli brukt av en mobilstasjon til å sende signaler til en basestasjon, og de gjenværende luker vil bli brukt av basestasjonen til å sende signaler til mobilstasjonen.

Hvis det er et adaptivt antennegruppesystem, er det imidlertid svært ret-ningsbestemt trafikk uansett om TDD-modus blir brukt eller ikke slik at det kan oppstå problemer. Disse problemene inntreffer hvis basestasjonen sender langt flere signaler til mobilstasjonen enn mobilstasjonen sender til basestasjonen. Spesielt må basestasjonen kunne bestemme den retning hvorfra signaler fra en mobilstasjon blir mottatt for å bestemme den retning som basestasjonen bør sende signaler til mobilstasjonen i. Hvis imidlertid mobilstasjonen beveger seg og bare sender signaler uregelmessig til basestasjonen, er basestasjonen ikke i stand til å spore posisjonen til mobilstasjonen skikkelig. Risikoen for at basestasjonen vil sende signaler i feilaktig retning, vil øke.

Denne samme situasjonen gir også opphav til problemer i TDD-driftsmodi. Kanalen blir ansett som resiprok. Med andre ord blir kanaloppførselen i senderet-ningen for signaler fra basestasjon og til mobilstasjonen ansett som ekvivalente. Hvis imidlertid mobilstasjonen bare sjelden sender signaler til basestasjonen, vil basestasjonen ikke kunne utlede meget om radiokanalen siden den mottar meget lite informasjon fra mobilstasjonen. Parametere for det signal som sendes av basestasjonen, slik som retningsinformasjon om signalveien, som er avhengig av informasjon utledet fra signaler mottatt av basestasjonen, vil følgelig bare bli opp-datert sjelden. Dette kan føre til en minskning i nettytelsen.

Det vises til finsk patentsøknad nr. Fl 941072 som også er i foreliggende søkers navn. Dette dokumentet beskriver et arrangement hvor antallet pilotsymboler som er innbefattet i en kanal, blir variert i samsvar med radiokanalens kvalitet.

Det er et siktemål med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse å ta hensyn til disse problemene.

Ifølge ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for retningsstyrt radiokommunikasjon mellom en første stasjon og en annen stasjon, idet fremgangsmåten omfatter de trinn å sende signaler fra den annen stasjon til den første stasjon via en radiokanal; å måle minst én parameter som indikerer endringshastigheten i radiokanalen; å bestemme fra den minst ene parameter, en hyppighet med hvilken den annen stasjon bør sende signaler til den første stasjon; og å bringe den annen stasjon til å sende signaler til den første stasjon med minst nevnte hyppighet.

Den hyppighet med hvilken den annen stasjon sender signaler til den første stasjon blir således bestemt fra minst én parameter som indikerer endringshastigheten til radiokanalen. Dette forbedrer kvaliteten av signalene.

Fremgangsmåten innbefatter fortrinnsvis et trinn med å sende signaler fra den første stasjon til den annen stasjon. Flere signaler kan sendes fra den første stasjon til den annen stasjon enn som blir sendt til den første fra den annen stasjon. Det er også mulig at omtrent det samme antall signaler blir sendt fra den før-ste stasjon til den annen stasjon som fra den annen stasjon til den første stasjon. Det er også mulig at flere signaler kan sendes fra den annen stasjon til den første stasjon enn hva som blir sendt fra den første stasjon til den annen stasjon.

Den minst ene parameter kan være hastigheten til den annen stasjon i forhold til den første stasjon, og måletrinnet kan måle hastigheten til den annen stasjon i forhold til den første stasjon. Alternativt eller i tillegg kan den minst ene parameter være avstanden mellom de første og andre stasjoner og måletrinnet kan måle avstanden mellom de første og andre stasjoner. Alternativt eller i tillegg er den minst ene parameter koherenstiden til radiokanalen og måletrinnet måler koherenstiden til kanalen. Alternativt eller i tillegg kan den minst ene parameter være vinkelspredningen til det signal som mottas av den første stasjon fra den annen stasjon, og måletrinnet måler vinkelspredningen. Alternativt eller i tillegg kan den minst ene parameter være høyden av en antennegruppe for den første stasjon over omgivelsene.

Hyppigheten kan være proporsjonal med (hastigheten til den annen stasjor x vinkelspredningen til signalet som er mottatt fra den annen stasjon av den første stasjon) -r (avstanden mellom de første og andre stasjoner x koherenstiden til kanalen). Hyppigheten blir fortrinnsvis høyere med høyere endringshastigheter i kanalen.

De første og andre stasjoner kan kommunisere ved å bruke en tidsdelt multiaksess-metode med rammer inndelt i luker. Hyppigheten kan defineres som et signal som skal sendes fra den annen stasjon til den første stasjon for hver n rammer hvor n er et heltall.

De første og andre stasjoner kan bruke det samme frekvensområde til de overførte signaler, eller kan alternativt benytte forskjellige frekvensområder. Et referansesignal kan sendes fra den annen stasjon til den første stasjon med den forutbestemte hyppighet.

Fortrinnsvis er den annen stasjon en mobilstasjon og den første stasjon er en kombinert sender/mottaker-basestasjon.

Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en første stasjon for retningsstyrt radiokommunikasjon mellom en første stasjon og en annen stasjon, hvor den første stasjon omfatter en anordning for å motta signaler sendt fra den annen stasjon til den første stasjon via en radiokanal; en anordning for å måle minst én parameter som indikerer endringshastigheten i radiokanalen; en anordning for å bestemme fra den minst ene parameter, en hyppighet med hvilken den annen stasjon bør sende signaler til den første stasjon; og en anordning for å overføre hyppigheten til den annen stasjon.

Forøvrig henvises til de vedlagte patentkravene.

For å få en bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse og hvordan denne kan utføres, vil det nå bli vist til eksempelet på de vedføyde tegninger, hvor: fig. 1 er en skjematisk skisse av en kombinert sender/mottaker-basestasjon og de tilhørende cellesektorer;

fig. 2 viser et fast strålemønster frembrakt av en antennegruppe som brukes av basestasjonen på fig. 1;

fig. 3 viser en forenklet representasjon av antennegruppen på fig. 1 og en del av basestasjonen;

fig. 4 viser en skjematisk skisse av den digitale signalprosessor på fig. 3;

fig. 5 illustrerer kanalimpulsresponsen for fire kanaler av åtte kanaler; og

fig. 6a og 6b viser frekvensen til oppdateringssignalene i utoverretning i henholdsvis en hurtig varierende kanal og en mindre hurtig varierende kanal.

Det vises først til fig. 1 hvor tre cellesektorer 2 som definerer en celle i et celledelt mobiltelefonnett, er vist. De tre cellesektorene 2 blir betjent av respektive kombinerte sender/mottaker-basestasjoner (BTS) 4. Tre separate basestasjoner er anordnet på samme sted. Hver BTS 4 har en separat kombinert sender/mottaker som sender og mottar signaler til å fra en respektiv av de tre cellesektorene 2. Én utpekt basestasjon er således tilveiebrakt for.hver cellesektor 2. Hver BTS 4 er således i stand til kommunisere med mobilstasjoner (MS), slik som mobiltelefoner, som er lokalisert i de respektive cellesektorer.

Den foreliggende utførelsesform er beskrevet i forbindelse med et tidsdelt multiaksess-system (TDMA-system). Spesielt blir utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse beskrevet i forbindelse med et TDD-system. I et TDD-system blir det samme frekvensområdet brukt til å sende signaler fra basestasjonen og fra mobilstasjonen. Disse sendingene vil imidlertid finne sted i forskjellige tidsluker. Med andre ord vil basestasjonen og mobilstasjonen ikke sende på samme tid.

Fig. 2 viser en skjematisk skisse av én antennegruppe 6 i én BTS 4 som virker som en kombinert sender/mottaker. I det arrangement som er vist på fig. 2

og 3 blir en analog stråleformer, slik som en Butler-matrise, benyttet. Digitale strå-leformere kan imidlertid alternativt brukes. Man vil forstå at for klarhetens skyld er det vist en forenklet representasjon av de tilstedeværende komponenter. I praksis vil langt flere komponenter være tilstede. Det skal bemerkes at gruppen 6 som er vist på fig. 2, bare betjener én av de tre cellesektorene 2 som er vist på fig. 1. Ytterligere to antennegrupper 6 er anordnet for å betjene de to andre cellesektorene 2. Antennegruppen 6 har åtte antenneelementer a-|...ae som vist på fig. 3. Elementene a-i...a8 er typisk anordnet for å ha en avstand på en halv bølgelengde mellom hvert antenneelement og er anordnet i en horisontal rad på en rett linje. Hvert antenneelement ai...as er anordnet for å sende og motta signaler og kan ha enhver egnet konstruksjon. Hvert antenneelement ai...aa kan være en dipolan-tenne, en flekkantenne eller en annen egnet antenne. De åtte antenneelementene ai...aa definerer sammen en fasestyrt antennegruppe 6.

Som kjent blir hvert antenneelement ai...ae i den fasestyrte antennegruppen 6 forsynt med det samme signal som skal sendes til en mobilstasjon (MS) fasene til det signal som leveres til de respektive antenneelementer a-|...a8 er imidlertid dreiet i forhold til hverandre. Differansen i faseforholdet mellom det signal som leveres til de respektive antenneelementer ai...a8 gir opphav til et ret-ningsbestemt strålingsmønster. Et signal fra BTS 4 kan så ledes bare sendes i visse retninger i cellesektoren 2 som er tilknyttet gruppen 6. Det retningsstyrte strålingsmønster som oppnås ved hjelp av gruppen 6, er en konsekvens av kons-truktive og destruktive interferenser som opptår mellom de signaler som er fasedreiet i forhold til hverandre og utsendt av hvert antenneelement ai...aa. Det ret-ningsbestemte strålingsmønster som kan oppnås med antennegruppen 6, er vist på fig. 2. Således kan antennegruppen 6 styres for å tilveiebringe en stråle b-|...be i enhver av de åtte retninger som er illustrert på fig. 2. F.eks. kan antennegruppen 6 styres for å sende et signal til en MS bare i retning av stråle b5 eller bare i retning av stråle b6. Det er også mulig å styre antennegruppen til å sende et signal i mer enn én stråleretning samtidig. For eksempel kan et signal sendes ut i de to retningene som er definert av strålene b5 og b6 samtidig. Det bør nevnes at fig. 2 bare er en skjematisk representasjon av de åtte mulige stråleretninger som kan oppnås med antennegruppen 6 styrt av den analoge stråleformer. Det bør bemerkes at i praksis vil det faktisk være en overlapping mellom tilstøtende stråler for å sikre at alle sektorene 2 blir dekket av antennegruppen 6.

Det vil nå bli referert detaljert til fig. 3 som viser en forenklet representasjon av antennegruppen 6 og en del av basestasjonen.

Den relative fasen til det signal som leveres ved hvert antenneelement ai...aa blir styrt av den analoge stråleformer som kan være Butler-matrisekretser

8, slik at et signal kan sendes i de ønskede stråleretninger. Butler-matrisekretsen 8 tilveiebringer således en fasedreiningsfunksjon. Butler-matrisekretsen 8 har åtte innganger 10a-h fra basestasjonen og åtte utanger 14a-h til basestasjonen, én for hvert antenneelement a-|...a8. De signaler som mottas av de respektive innganger 10a-h, omfatter det signal som skal sendes. Hver av de åtte inngangene 10a-h

representerer den stråleretning i hvilken en gitt dataskur kan sendes. Hvis f.eks. Butler-matrisekretsen 8 mottar et signal på den første inngang 10a, tilfører Butler-matrisekretsen det signal som er levert på inngang 10a til hvert av antenneelementene a-i...a8 med de nødvendige fasedifferanser for å få strålen bi til å frembrakt slik at signalet blir utsendt i retningen b-i. Et signal tilveiebrakt på inngang 10b forårsaker likeledes at det frembringes en stråle i retningen til strålen b2, osv.

Et signal sendt av en mobilstasjon BTS 4 vil generelt bli mottatt av hver av de åtte antenneelementene a-|...a8. Det vil imidlertid være en fasedifferanse mellom hvert av de signaler som mottas av de respektive antenneelementer a-|...aa. Butler-matrisekretsen er derfor i stand til å tilveiebringe en indikasjon fra de relative fasene til de signaler som er mottatt av de respektive antenneelementer a-i...a8, på den retning hvorfra et signal er blitt mottatt. Butler-matrisekretsen 8 har således åtte innganger, én fra hvert av antenneelementene ai...a8 for det signal som er mottatt av hvert antenneelement. Hver av de åtte utgangene fra Butler-matrisekretsen 14a-h svarer til en spesiell retning hvorfra et gitt signal er mottatt fra mobilstasjonen. Hvis f.eks. antennegruppen 6 mottar et signal fra en mobilstasjon i retningen av stråle b1, så vil Butler-matrisekretsen 8 mate ut det mottatte signal på utgang 14a, osv.

Kort sagt vil den analoge stråleformer 8 motta på antenneelementene ai...as åtte versjoner av det samme signal som er fasedreiet i forhold til hverandre. Fra de relative fasedreininger gjør Butler-matrisekretsen 8 det mulig å bestemme den retning hvorfra et signal er blitt mottatt fra en mobilstasjon.

Det bør nevnes at i noen omgivelser kan et enkelt signal fra en mobilstasjon synes å kommer fra mer enn én retning på grunn av f.eks. refleksjon av signalet, forutsatt at vinkelspredningen til flerbanekomponenten er bred. Butler-matrisekretsen vil tilveiebringe et signal på hver utgang 14a-h svarende til hver av de retninger hvorfra et gitt signal synes å komme. Man vil imidlertid forstå at de signaler som leveres på mer enn én utgang 14a-h, kan være tidsforsinket i forhold til hverandre.

Hver utgang 14a-h fra Butler-matrisekretsen 8 blir tilkoplet en respektiv inngang 19a-h på en digital signalprosessor 21. Mellom utgangen fra Butler-matrisekretsen 8 og inngangen til den digitale signalprosessor 21 kan signalene behandles og f.eks. forsterkes, redusert til basisbåndfrekvensen og/eller omformet til digital form. Hver inngang 10a-h til Butler-matrisekretsen er forbundet med en respektiv utgang 22a-h fra den digitale signalprosessor 21. De signaler som mates ut fra den digitale signalprosessor 21, kan behandles ytterligere. F.eks. kan utgangen av signalprosessoren 21 konverteres til analog form, omformes fra basisbåndfrekvensen til radiofrekvensen og/eller forsterkes.

Det bør nevnes at utgangen fra den digitale signalprosessor 21 som er valgt, representerer den stråleretning i hvilken et signal skal sendes.

Det vises nå til fig. 4 som skjematisk illustrerer den digitale signalprosessor 21. Det kan nevnes at de forskjellige blokker som er illustrert på fig. 4, ikke nød-vendigvis svarer til separate elementer i en virkelig digital signalprosessor 21 som utgjør foreliggende oppfinnelse. I stedet svarer de forskjellige blokker som er just-ert på fig. 4 til funksjoner som utføres av den digitale signalprosessor 21.1 en fore-trukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er den digitale signalprosessor 21 i det minste delvis implementert i integrerte kretser, og flere funksjoner kan ut-føres av det samme element.

Hvert signal som mottas av den digitale signalprosessor 21 på de respektive innganger 19a-h, blir matet til en respektiv kanalimpulsrespons-estimatorblokk (CIR-estimatorblokk) 30. CIR-estimatorblokken 30 innbefatter lagerkapasitet hvor det mottatte signal blir midlertidig lagret, og også lagerkapasitet for lagring av den estimerte kanalimpulsrespons. Kanalimpulsrespons-estimatorblokken 30 er innrettet for å beregne kanalimpulsresponsen til kanalen for de respektive innganger 19a-h. En tilknyttet kanal kan defineres for et gitt signal sendt i et gitt frekvens-bånd, i en tildelt tidsluke og den retning hvorfra signalet blir mottatt. Den retning hvorfra et signal blir mottatt, blir som nevnt foran fastslått ved hjelp av den analoge stråleformer 8 slik at et signal mottatt ved inngang 19a på den digitale signalprosessor 21, representerer stråle b-i, osv. Det kan nevnes at det signal som mottas ved en gitt inngang, også kan innbefatte sidelober for det signal som f.eks. er mottatt på tilstøtende innganger.

Hvert signal som utsendes fra en mobilstasjon MS til BTS 4, innbefatter et referansesignal som i et TDMA-system kan være en treningssekvens TS. I CDMA-systemer kan referansesignalet omfatte pilotsymboler. Imidlertid blir den treningssekvens TSrx som mottas av BTS 4, bevirket på grunn av støy og også på grunn av flerbanevirkninger som fører til interferens mellom tilstøtende biter i treningssekvensen. Denne sistnevnte interferens er kjent som intersymbol-interferens. TSrx kan også bevirkes av interferens fra andre mobilstasjoner. Som nevnt foran kan et gitt signal fra mobilstasjonen følge mer enn én vei for å nå BTS og mer enn én versjon av et gitt signal kan detekteres av antennegruppen fra en gitt retning. Treningssekvensen TSrx som mottas fra inngang 19a, blir krysskorrelert ved hjelp av CIR-estimatorblokken 30 med en referanse-treningssekvens TSref som er lagret i et datalager 32. Referanse-treningssekvensen TSref er den samme som den treningssekvens som innledningsvis blir sendt av mobilstasjonen. I praksis er den mottatt treningssekvens TSrx et signal modulert på en bærefrekvens, mens referanse-treningssekvensen TSref er lagret som en bitsekvens i datalageret 32. Før krysskorrelasjonen blir utført, blir følgelig det lagrede referanse-treningssignal modulert på tilsvarende måte. Med andre ord blir den forvrengte treningssekvens som er mottatt av BTS 4, korrelert med den uforvrengte versjon av treningssekvensen. I en alternativ utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, blir referanse-treningssekvensen demodulert før den korreleres med referanse-treningssekvensen.

Referanse-treningssekvensen TSref og den mottatte treningssekvens TSrx har hver en lengde L svarende til L databiter. Den nøyaktige posisjon av den mottatte treningssekvens TSrx i den tildelte tidsluke, kan være usikker. Dette er fordi avstanden til mobilstasjonen MS fra BTS 4 vil påvirke posisjonen til den dataskur som er utsendt av mobilstasjonen i den tildelte tidsluke. Hvis f.eks. en mobilstasjon MS er relativt langt fra BTS 4, så kan treningssekvensen inntreffe senere i den tildelte tidsluke sammenlignet med den situasjon hvor mobilstasjonen MS er nær BTS 4.

For å ta i betraktning usikkerheten ved posisjonen til den mottatte treningssekvens TSrx i den tildelte tidsluke, blir den mottatte treningssekvens TSrx korrelert med referanse-treningssekvensen TSref n ganger. Vanligvis vil n være et od-detall i størrelsesorden 7 eller 9. De n korrelasjoner vil typisk være på hver side av en maksimal oppnådd korrelasjon. Den relative posisjon av den mottatte treningssekvens TSrx med hensyn til differanse-treningssekvensen TSref blir forskjøvet med én posisjon mellom hver suksessiv korrelasjon. Hver posisjon er ekvivalent med én bit i treningssekvensen og representerer et forsinkelsessegment. Hver enkelt korrelasjon av den mottatte treningssekvens TSrx med referanse-treningssekvensen TSref. gir opphav til et uttakk som er representativt for kanalimpulsresponsen for vedkommende korrelasjon. De n separate korrelasjoner gir opphav til en uttakssekvens som har n verdier.

Det vises nå til fig. 5 som viser kanalimpulsresponsen for fire av de åtte mulige kanaler som svarer til de åtte rommessige retninger. Med andre ord viser fig. 5 en kanalimpulsrespons for fire kanaler som svarer til en gitt dataskur mottatt i fire av de åtte stråleretninger fra mobilstasjonen. X-aksen til hver av grafene er mål på tidsforsinkelse, mens y-aksen er et mål på den relative effekt. Hver av linj-ene (eller uttakene) som er markert på grafen, representerer multippelsignalet som er mottatt svarende til en gitt korrelasjonsforsinkelse. Hver graf har n uttak, idet et uttak svarer til hver korrelasjon.

Fra den estimerte kanalimpulsrespons er det mulig å bestemme posisjonen til treningssekvensen i den tildelte tidsluke. De største uttaksverdier vil bli oppnådd fra den beste korrelasjon mellom den mottatte treningssekvens TSrx og referanse-treningssekvensen TSref-

I v

CIR-estimatorblokken 30 bestemmer også for hver kanal de fem (eller et annet egnet antall) påfølgende uttak som gir den maksimale energi. Disse fem verdiene blir valgt som representative for kanalimpulsresponsen til vedkommende kanal. Den maksimale energi for en gitt kanal blir beregnet på følgende måte:

hvor h representerer en uttaksamplitude som er et resultat av en krysskorrelasjon. CIR-estimatorblokken 30 estimerer den maksimale energi for en gitt kanal ved å bruke en glidevindu-teknikk.

Energien kan anses som et mål på styrken til det ønskede signal fra en gitt MS mottatt av BTS 4 fra en gitt retning. Denne prosessen blir utført for hver av de åtte kanaler som representerer de åtte forskjellige retninger hvorfra den samme dataskur kan mottas. Det signal som blir mottatt med maksimal energi, kan anses å være det signal som har fulgt den vei som har minst dempning.

En analyseblokk 34 er tilkoplet hver CIR-estimatorblokk 30 som lagrer den maksimale energi beregnet ved hjelp av den respektive CIR-estimatorblokk 30.

Hver analyseblokk er også innrettet for å bestemme posisjonen til begynnelsen av det vindu som bestemmer de fem verdier som tilveiebringer den maksimale energi for hver kanal. Tidsforsinkelsen blir så bestemt basert på tiden mellom et referan-sepunkt og begynnelsen av vinduet. Dette referansepunktet kan være det tidspunkt da treningssekvensen i hver gren begynner å bli korrelert, det tidspunkt som svarer til den tidligste vinduskant for alle grenene, eller et lignende felles punkt. For nøyaktig å sammenligne de forskjellige forsinkelser med de forskjellige kanaler, blir det benyttet en felles tidsskala som beror på det synkroniseringssignal som tilveiebringes av BTS for å styre TDMA-driftsmodusen. Med andre ord er posisjonen til den mottatte treningssekvens TSrx i den tildelte tidsluke et mål på tidsforsinkelsen.

I GSM-systemer (Global System for Mobile communications systems) blir forsinkelsen for en gitt kanal beregnet for å tilveiebringe tidsfremføringsinforma-sjon. Tidsfremføringsinformasjon blir brukt for å sikre at et signal som er sendt av mobilstasjonen til BTS, faller innenfor dens tildelte tidsluke. Tidsfremføringsinfor-masjonen kan bestemmes basert på den beregnede relative forsinkelse og den aktuelle tidsfremføringsinformasjon. Hvis mobilstasjonen MS er langt fra basestasjonen, så vil mobilstasjonen bli instruert av BTS om å sende sitt signal tidligere enn om mobilstasjonen MS er nær BTS.

Resultatene av de analyser som utføres ved hjelp av hver av analyseblok-kene 34, blir matet til en sammenligningsblokk 36. Sammenligningsblokken 36 er innrettet for å bestemme den retning i hvilket et signal skal sendes fra BTS til mobilstasjonen. Alle egnede kriterier for å bestemme dette kan benyttes. Sammenligningsblokken kan f.eks. fastslå hvilken kanal som har den maksimale energi for et gitt signal. Dette betyr at stråleretningen hvorfra den sterkeste versjon av signalet blir mottatt, kan fastslås. Denne retningen kan så brukes av basestasjonen til å sende et signal til vedkommende mobilstasjon. Alternativt eller i tillegg kan sammenligningsblokken 36 også fastslå hvilken av kanalene som har en minste forsinkelse. Med andre ord kan den kanal som har signalet som har fulgt den korteste vei, fastslås. Den tilknyttede stråleretning kan så brukes til å sende signaler fra basestasjonen til mobilstasjonen.

Sammenligningsblokken 36 kan bestemme de to stråleretninger med de sterkeste signaler og disse kan brukes av basestasjonen til å sende signaler til mobilstasjonen. I virkeligheten kan ethvert av et antall egnede forskjellige kriterier anvendes av sammenligningsblokken 36 til å velge den eller hver stråleretning i hvilken et signal bør sendes av basestasjonen til mobilstasjonen.

Sammenligningsblokken 36 bestemmer således den eller hver stråleretning i hvilken et signal skal sendes fra basestasjonen til mobilstasjonen. Tidsfremfør-ingsinformasjonen tilknyttet en gitt kanal, blir beregnet av den respektive analyseblokk 34. Et estimat av avstanden mellom basestasjonen og mobilstasjonen kan således bestemmes ut fra tidsfremføringsinformasjonen for den kanal hvor signalet har fulgt den korteste vei. I noen omgivelser kan avstanden mellom basestasjonen og mobilstasjonen anses å være et mål på stabiliteten til retningsinformasjonen eller ankomstretningen for kanalen. Med andre ord, jo større avstanden mellom mobilstasjonen og basestasjonen er, jo mindre sannsynlig er det at plutselige endringer vil inntreffe i retningsinformasjonen eller ankomstretningen for kanalen. Når basestasjonen og mobilstasjonen er nær hverandre, kan med andre ord små endringer i avstanden mellom disse ha en forholdsvis stor virkning på retningsinformasjonen eller ankomstretningen til kanalen. Når imidlertid avstanden mellom BTS og mobilstasjonen er forholdsvis stor, har endringer i BTS-MS-avstanden en meget mindre virkning på retningsinformasjonen eller ankomstretningen for kanalen.

Sammenligningsblokken 36 er innrettet for å bestemme vinkelspredningen til det mottatte signal. Sammenligningsblokken 36 bestemmer med andre ord det antall forskjellige retninger i hvilket det signal som er mottatt fra mobilstasjonen, har et energinivå over et terskelenerginivå. En smal vinkelspredning indikerer generelt at mobilstasjonen er forholdsvis langt fra basestasjonen og/eller at basestasjonens antennegruppe er godt over omgivelsene. En bred vinkelspredning indikerer derimot vanligvis at mobilstasjonen er forholdsvis langt fra basestasjonen og/eller at basestasjonens antennegruppe er ved et lavt nivå med hensyn til omgivelsene. Hvis det blir bestemt at vinkelspredningen er smal, f.eks. at signalet blir mottatt bare over én eller to strålebredder, så blir den retning i hvilken basestasjonen bør sende signaler til mobilstasjonen valgt i samsvar med de stråleretninger som er bestemt i sammenligningsblokken 36. Hvis imidlertid en bred vinkelspredning blir bestemt, f.eks. hvis vinkelspredningen er over flere stråleretninger, så blir valget av inngangsstråle ikke trivielt i FDD-systemer. I TDD-systemer som f.eks. bruker digital stråleforming, er det kjent både inngående og utgående kanaler som gjør den utgående stråleforming mer effektiv.

Sammenligningsblokken 36 er også innrettet for å bestemme koherenstiden til den eller hver kanal hvor signalet overskrider terskelenerginivået. Koherenstiden til en kanal er det intervall over hvilket et overført symbol vil være forholdsvis uforstyrret av variasjoner i kanalen. Som tidligere diskutert blir variasjoner i kanalen forårsaket av bevegelse av mobilstasjonen, som selv kan bevege seg, eller av endringer i radiomiljøet. Koherenstiden er omvendt proporsjonal med Doppler-spredningen. Doppler-spredningen og dermed koherenstiden, kan anslås fra mål-ingene av hastigheten til mobilstasjonen eller fra telling av antallet dype fadinger i mobilsignalet i en forutbestemt tidsperiode. Dype fadinger er når mobilsignalkvali-teten faller under en terskelverdi. Jo hurtigere en mobilstasjon beveger seg, jo hyppigere inntreffer vanligvis dype fadinger.

Sammenligningsblokken 36 estimerer også mobilstasjonens hastighet, som gir et mål på endringene i ankomstretningen til signalene ved basestasjonen, og også av endringer i selve kanalen. Mobilstasjonens hastighet kan estimeres på et antall forskjellige måter, f.eks. ved å telle antallet dype fadinger i et gitt tidsrom, eller ut fra utviklingen av ankomstretningen over tid. I sistnevnte tilfelle kan endrin-gen i ankomstretningen over tid gi et mål på mobilstasjonens hastighet. Den samme informasjon kan brukes til å bestemme mobilstasjonens hastighet og Doppler-spredningen.

Sammenligningsblokken 36 er innrettet for å bestemme en inngående hyppighet for oppdateringssignalisering (UUS). UUS-hyppigheten er den frekvens med hvilken mobilstasjonen bør sende oppdateringsinformasjon til BTS for å gjøre det mulig for BTS å bestemme den stråleretning i hvilken signaler bør sendes til mobilstasjonen med en rimelig nøyaktighetsgrad, og også til å innstille andre kan-alparametre, slik som kompleks kanalimpulsrespons i et TDD-system og ankomst-retning i FDD-system.

UUS-hyppigheten blir beregnet ved å bruke følgende ligning:

hvor K er en konstant og antennehøyden er høyden til antennegruppen i basestasjonen over omgivelsene.

US-hyppigheten er således relatert til hvor hurtig radiokanalen endrer seg. Jo hurtigere radiokanalen endrer seg, jo høyere er spesielt UUS-hyppigheten. Likeledes, jo lavere UUS-hyppigheten er, jo mindre hurtig endres radiokanalen.

I én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse vil basestasjonen overføre informasjon vedrørende UUS-hyppigheten til mobilstasjonen. I samsvar med denne hyppigheten vil inngående oppdateringssignaler bli sendt fra mobilstasjonen til basestasjonen med tidsintervaller som indikeres av den inngående hyppighet for oppdateringssignalering. Dette inngående oppdateringssignal kan ganske enkelt omfatte treningssekvensen eller en del av denne.

Det vises nå til fig. 6a og 6b. Fig. 6a viser et antall TDD-rammer F hvor basestasjonen betjener en spesiell mobilstasjon, hovedsakelig i utgående retning. Med andre ord sender basestasjonen mer informasjon til mobilstasjonen enn den mottar fra denne. Hver ramme er merket F, og den del av rammen som er tildelt for kommunikasjon fra mobilstasjonen til basestasjonen er kalt UL, mens den del av hver ramme som er tildelt for sending av signaler fra basestasjonen til mobilstasjonen, er kalt DL.

Den del av hver ramme som er merket X, representerer de data som blir sendt av BTS til mobilstasjonen. Den gjenværende del av den utgående del av hver ramme, blir brukt til å fremskaffe informasjon, slik som synkroniseringsinfor-masjon, osv. Som vist på fig. 6a blir et inngående oppdateringssignal tilveiebrakt av mobilstasjonen i hver ramme, uansett om noen annen informasjon blir over-ført av mobilstasjonen til basestasjonen eller ikke. I noen anvendelser er det ikke ukjent at den inngående del av hver ramme forblir ubrukt over et antall påfølgende rammer. I utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse blir imidlertid det inngående oppdateringssignal om nødvendig tilveiebrakt i hver ramme. Det inngående oppdateringssignal vil bli levert i hver ramme hvis kanalen endres hurtig, f.eks. hvis mobilstasjonen beveger seg raskt.

På fig. 6b er igjen hver ramme F inndelt i en inngående del UL og en utgående del DL. Hyppigheten av oppdateringssignaleringen er imidlertid meget lavere enn i det eksempel som er vist på fig. 6a. Spesielt endres kanalen ikke særlig raskt, og følgelig blir et inngående oppdateringssignal levert av mobilstasjonen for hver sjette ramme.

I en alternativ utførelsesform av foreliggende oppfinnelse bestemmer sammenligningsblokken 36 hvor ofte basestasjonen mottar informasjon fra mobilstasjonen. Hvis den bestemte hyppighet er mindre enn UUS-hyppigheten, blir signalet sendt til mobilstasjonen for å be om inngående oppdateringssignaler. Hvis imidlertid den bestemte hyppighet er større enn den nødvendige UUS-hyppighet, så vil mobilstasjonen ikke nødvendigvis være nødt til å sende de inngående oppdateringssignaler.

Den ovennevnte utførelsesform er blitt beskrevet i forbindelse med et TDD-system. Man vil imidlertid forstå at i andre utførelsesformer av oppfinnelsen kan det benyttes en FDD-modus (frekvensdelt dupleks-modus). I en FDD-driftsmodus blir ett frekvensområde brukt av BTS til å sende signaler til mobilstasjonen, og et annet frekvensområde blir brukt av mobilstasjonen til å sende signaler til basestasjonen.

I den utførelsesform som er beskrevet ovenfor, bestemmer BTS UUS-hyppigheten for mobilstasjonen. Det kan imidlertid også være mulig at mobilstasjonen kan beregne sin egen UUS-hyppighet ved å bruke de samme prinsipper som er skissert foran.

Det skal bemerkes at funksjonen til basestasjonen som er beskrevet ovenfor, i tillegg eller alternativt kan være innbefattet i mobilstasjonen.

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan også brukes med faste, stasjonære terminaler istedenfor eller sammen med mobile terminaler. I noen ut-førelsesformer kan basestasjonen bevege seg, men fortrinnsvis vil basestasjonen være stasjonær.

Den utførelsesform som er beskrevet ovenfor, benyttet en analog stråleformer. Man vil imidlertid forstå at den analoge stråleformer kan erstattes av enhver annen egnet analog eller digital stråleformingskrets. Noen typer digitale strålefor-mere vil gjøre det mulig å variere størrelsen og antallet stråler etter behov.

Selv om foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet i forbindelse med et TDMA-system, kan utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse brukes med enhver annen egnet aksessmetode, slik som kodedelt multiaksess, frekvensdelt multiaksess eller hybrider av noen av disse typer aksessmetoder.

Man vil forstå at selv om utførelsesformer av foreliggende oppfinnelser er blitt beskrevet i forbindelse med et celledelt telekommunikasjonsnett, kan utførel-sesformer av oppfinnelsen også brukes i andre omgivelser som krever retningsstyrt radiokommunikasjon, slik som PMR (privat mobilradio og lignende).

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for retningsstyrt radiokommunikasjon mellom en første stasjon (4) og en annen stasjon, karakterisert ved: å sende signaler (UUS) fra den annen stasjon til den første stasjon (4) via en radiokanal; å måle minst én parameter som indikerer endringshastigheten i radiokanalen; å bestemme, fra den minst ene parameter, en hyppighet med hvilken den annen stasjon bør sende signaler (UUS) til den første stasjon (4); og å bringe den annen stasjon til å signaler (UUS) til den første stasjon (4) med minst nevnte hyppighet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at signaler (UUS) sendes fra den første stasjon (4) til den annen stasjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at flere signaler blir sendt fra den første stasjon (4) til den annen stasjon enn hva som blir sendt til den første stasjon (4) fra den annen stasjon.

4. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene parameter er hastigheten til den annen stasjon i forhold til den første stasjon (4), og at måletrinnet måler hastigheten til den annen stasjon i forhold til den første stasjon (4).

5. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene parameter er avstanden mellom den første og annen stasjon, og at måletrinnet måler avstanden mellom den første og annen stasjon.

6. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene parameter er koherenstiden til radiokanalen, og at måletrinnet måler koherenstiden til radiokanalen.

7. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene parameter er vinkelspredningen til det signal som er mottatt av den første stasjon (4) fra den annen stasjon, og at måletrinnet måler vinkelspredningen.

8. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene parameter er høyden til en antennegruppe i den første stasjon (4) over omgivelsene.

9. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at hyppigheten er proporsjonal med: (hastigheten til den annen stasjon x vinkelspredningen til det signal som er mottatt fra den annen stasjon av den første stasjon) -s- (avstanden mellom den første og annen stasjon x koherenstiden til kanalen).

10. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at hyppigheten er høyere med høyere endringshastigheter i kanalen.

11. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at de første og andre stasjoner kommuniserer ved bruk av en tidsdelt multiaksess-metode med rammer inndelt i luker.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at hyppigheten er definert som et signal som skal sendes fra den annen stasjon til den første stasjon (4) for hver n'te ramme, hvor n er et heltall.

13. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at de første og andre stasjoner bruker det samme frekvensområde til sine utsendte signaler.

14. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav 1-12, karakterisert ved at de første og andre stasjoner bruker forskjellige frekvensområder til å sende sine signaler.

15. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at et referansesignal blir sendt fra den annen stasjon til den første stasjon (4) med den forutbestemte hyppighet.

16. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den annen stasjon er en mobilstasjon.

17. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den første stasjon (4) er en kombinert sender / mottaker-basestasjon.

18. En første stasjon (4) for retningsstyrt radiokommunikasjon med en annen stasjon, karakterisert ved at den første stasjon (4) omfatter: en anordning for å motta signaler utsendt fra den annen stasjon til den første stasjon (4) via en radiokanal; en anordning for å måle (34) minst én parameter som indikerer endringshastigheten i radiokanalen; en anordning for, fra den minst ene parameter, å bestemme en hyppighet med hvilken den annen stasjon bør signaler (UUS) til den første stasjon (4); og en anordning for å overføre (6) nevnte hyppighet til den annen stasjon.