SE513656C2 - Förfarande och anordning för mottagning av radiosignaler med hjälp av antennlober - Google Patents

Description

15 20 25 30 2 513 656 Ett välkänt sätt för att bekämpa fadning är att förse radiomottagarstationen med ett antenndiversitetssystem. Systemet innefattar två eller flera mottagarantenner som är åtskilda antingen rumsligt eller genom ortogonala polarisationsriktningar eller ge- nom en kombination härav. Som ett resultat blir fádningen hos de av varje antenn mottagna signalerna mindre korrelerad varvid möjligheten att båda antennema ex- poneras samtidigt för en tädningsdipp minskar. För att möjliggöra radiomottagning av båda signaler som mottas av antenndiversitetsanangemanget är radiomottagar- stationen försedd med separata mottagargrenar för varje mottagande antenn.

Ett tredje fenomen som är besvärligt för radiotransmission är interferens. En interfe- rerande signal kan karaktäriseras som vilken oönskad signal som helst som mottas på samma kanal som den önskade signalen. Den mest betydelsefulla interferensen som måste bekämpas i militära radiosystem är jamming, dvs avsiktlig störning orsa- kad av fienden. I cellulära radiosystem är interferensproblemet nära besläktat med kravet på kommunikationskapacitet. Eftersom radiospektrumet är en knapp resurs måste ett till en celluläroperatör tilldelat radiofrekvensband användas på ett effektivt sätt. Av denna anledning delas operatörens serviceområde i celler och i en cell an- vända radiokanaler återanvänds i celler som har ett minimiantal celler däremellan.

Till följd av mobiltelefonernas popularitet har behovet av trafikkapacitet snabbt vuxit. Ett sätt att hantera kapacitetsbehovet är att minska cellemas storlek och såle- des möjliggöra tätare återanvändning av kanalerna per areaenhet och därigenom öka kommunikationskapaciteten hos en given area samtidigt som frekvensåteranvänd- ningsfaktorn fortfarande upprätthålles.

I områden där kapacitetsbehovet är högt, såsom exempelvis i stadscentra och på järnvägsstationer, är det ofta svårt att hitta platser för basstationer. En tillgänglig plats för en basstation kan ha formen av en vägg, på vilken densamma kan hängas. I fallet med platser av denna typ är det viktigt att radiobasstationen är liten och kräver mindre effekt. Radiobasstationens storlek är relaterad till effekförbrukningen, efter- som effekt nödvändiggör kylning och kylning nödvändiggör utrymme. Installatio- 10 15 20 25 30 513 6356 nens utseende är också viktigt, exempelvis med avseende på att erhålla tillstånd från myndighetema för att använda en ny radiobasstatíonsplats.

Till följd av cellulära systems ökande popularitet föreligger ett behov av att hitta nya sätt att bekämpa interferens och därigenom även möjliggöra högre ttafikkapacitet.

Av denna anledning har användandet av adaptiva antenner i radiobasstationer i cel- lulära system mötts med stort intresse även om desamma ärmu inte implementerats i något kommersiellt system. En adaptiv antenn utgörs normalt av en gruppantenn som är ansluten till lobformningsorgan. Den adaptiva antennen bildar en uppsättning antennlober som var och en täcker en smal, förutbestämd rymdarea och vilka till- sammans täcker en bred förutbestämd area rundstrålande eller i en sektor. En signal som sänds från en mobil sändare mottas av var och en av antennloberna, varvid varje version av signalen mottas separat, varigenom vinkelinformationen bibehålles.

Vinkelinforniationen ligger i fasskillnaden mellan de olika versionerna av signalen.

En estimering av riktningen till signalkällan görs på basis av de demodulerade ver- sionema av den mottagna signalen. Denna estimerade parameter benämns även DOA (Direction of Arrival).

För att möjliggöra estimering av DOA måste de av varje lob mottagna signalerna mottagas separat medelst motsvarande radiomottagargrenar.

DOA-estimeringen används för att välja en eller flera antennlober eller för att rikta en smal, styrbar lob för nedlänkstransrrtission till aktuell mobil. Transmission i den valda loben riktas till den mobila stationen, varigenom mobiler som använder sam- ma kanal i andra riktningar kommer att vara mindre exponerade för interferens.

Nedlänksinterferens bekämpas således medelst tekniken med adaptiv antenn.

En metod att bekämpa fädning och resultaten av interferens är att bringa en radioka- nal att ofta ändra sin bärfrekvens. Denna metod benämns frekvenshopp och används med viss framgång i GSM-systemet. WO 98127663 berör med avseende på frek- 10 15 20 25 30 4 513 656 venshoppsystem problemet med att koherensbandbredden är bredare än den för drift tillgängliga frekvensbandbredden. Detta innebär att för frekvenshopp använda bär- frekvenser har en korrelerad fádning. Således kan inte syftet att bekämpa fádning med frekvenshopp uppnås. Den i WO 98/27663 föreslagna lösningen inbegriper åstadkommandet av en mindre koherensbandbredd genom införande av en artificiell fördröjningsspridning. Ett sätt att åstadkomma den artificiella fördröjningssprid- ningen är att mottaga en signal på två antenner, fördröja den av en första av anten- nema mottagna signalen och därefter kombinera den fördröjda signalen med signa- len från den andra av antennema. De två kombinerade signalerna matas därefter till en mottagare.

US 5,563,610 berör användandet av en multilobformande antenn i syfte att uppnå antenndiversitet på basis av att de olika loberna är mycket smala och täcker skilda områden. Detta benämns vinkeldiversitet och resulterar i att de i skilda lober mot- tagna signalerna är okorrelerade. För detta ändamål beskriver US 5,563,610 ett mottagningssystem där grenarna från varje antennlob är fördelade i två grupper. I den ena gruppen fördröjs signalerna i förhållande till varandra och kombineras där- efter. Två kombinerade signaler, var och en härledd från en motsvarande i båda grupperna, erhålles således och matas därefter till en konventionell CDMA- mottagare.

I denna mottagare förloras vinkelinformationen efter det att signalema kombinerats.

Det är således omöjligt att göra en DOA-estimering samt bekämpa nedlänks interfe- rens med hjälp av lobformning.

REDoGöRELsE FÖR UPPFmNmGEN Föreliggande uppfinning berör ett problem som uppträder när såväl möjliggörande av noggrarm DOA-estimering som antenndiversitet skall åstadkommas i en radio- mottagare som innefattar ett begränsat antal radiomottagargrenar. Det begränsade antalet radiomottagargrenar resulterar i en kompromiss mellan nog grannheten hos 10 15 20 25 30 5155656 DOA-estimexingen och prestandan hos antenndiversitetsmottagningen. Om samtliga mottagargrenar används i DOA-estimeringsprocessen kommer avsaknaden av skydd mot fádning att reducera prestandan hos DOA-estimeringen. Om å andra sidan di- versitetsförbättringen skall bibehållas genom separat mottagning av mindre korrele- rade signaler kommer antalet lober som kan mottagas separat att reduceras och såle- des även noggrannheten hos DOA-estimeringen.

Ett annat problem är att åstadkomma en radiobasstation med ett radiomottagarsys- tem som är litet, har låg effekförbrukning samt har antenndiversitet samt organ för DOA-estimering. Det bör ihågkommas att mottagargrenar behöver utrymme och är effektförbrukande. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att möjliggöra mottagning både genom antenndiversitet och medelst antennlober för att möjliggöra en noggrarm DOA- estimering samt att bekämpa fadning i en mottagare som innefattar endast ett mått- ligt antal mottagargrenar och såledeswuppnå målet att åstadkomma en radiostation som är både kompakt och lcräver mindre effekt.

Det väsentliga i föreliggande uppfinning är införandet av en artificiell tidsdispersion i en uppsättning signaler som mottas medelst antenndiversitet och medelst olika an- tennlober. Grupper av signaler som mottas medelst olika antennenheter fördröjs re- lativt varandra och signaler som härleds ur lober som täcker samma rymdarea, kom- bineras. För var och en av lobernajgden första antennenheten föreñnnes en lob i var och en av de andra antennenheternaszom täcker samma rymdarea. På detta sätt bibe- hålles vinkelinformationen. Varje kombinerad signal radiomottages därefter i en gemensam radiomottagare. En DOA-estimering kan beräknas på basis av ur alla lo- ber härledda radiomottagna signaler. Både den naturliga och den artificiella tidsdis- persionen hos de radiomottagna signalerna kan återställas i en utjätrmare eller en Rake-mottagare. Genom den uppfunna kombinationen av signaler bibehålls energin från var och en av de kombinerade signalerna tills signalerna når utjämnaren eller . i; -ïï-ïrå-rw - 10 15 20 25 30 6 513 656 Rake-mottagaren. Energiema från den olika tidsdispergerade signalerna slås ihop i utjärnnaren eller i Rake-mottagaren. Om energin hos den ena av de kombinerade signalema temporärt är låg till följd av en fädningsdipp vid motsvarande mottaga- rantenn kommer energin hos den medelst den andra antennen mottagna signalen att kompensera fädningsdippen.

Närmare bestämt löser föreliggande uppfinning ovannämnda problem medelst ett förfarande där signaler mottas medelst minst två antennenheter som är åtskilda för uppnående av antenndiversitet, dvs antennema är separerade rumsligt eller genom olika polarisationsriktningar. Var och en av antennenhetema alstrar en uppsättning antennlober. Antennenhetema är konstruerade till att alstra inbördes motsvarande antennlobsuppsättningar, dvs lobema har motsvarande vinkeltäckning och en viss area täcks av två lober, en från varje antennenhet. Signaler som mottas medelst se- parata antennenheter i motsvarande antennlober kombineras därefter inbördes efter att ha fördröjts i förhållande till varandra. En artiñciell flervägsutbredning skapas således med avseende på den kombinerade signalen. Den kombinerade signalen matas därefter till en radiomottagargren för frekvenstransformering från högfre- kvens till en lägre frekvens samt demodulering, varefter den artificiella tidsdisper- sionen kan återställas genom digital signalbehandling i en utjärnnare eller exempel- vis en Rake-mottagare. En DOA-estimering kan beräknas på basis av utsignalema från flera radiomottagargrenar till vilka signaler matas från separata lober.

Föreliggande uppfinning avser även ett radiomottagarsystem som löser ovarmämnda problem. Radiomottagarsystemet innefattar rninst två antennenheter, vilka är inbör- des åtskilda för att uppnå antenndiversitet. Var och en av antennenhetema alstrar en uppsättning antennlober, varvid varje lob täcker en smal rymdarea och lobema till- sammans täcker en specifik area rundstrålande eller inom en sektor. De olika lob- uppsättningarna motsvarar varandra och en rymdarea täcks medelst en lob från var och en av antennenhetema. Fördröjningselement är anslutna till samtliga utom en av antennenhetema. Fördröjningselementen fördröjer signaler som mottas av en mot- 10 15 20 25 30 515 åse svarande antennenhet. Fördröjningen ges ett separat värde för varje antennenhet. Ett antal samlare är anslutna till fördröjningselementen och även till antennenheten som saknar fördröjningselement. Var och en av samlarna mottar från var och en av an- tennenhetema signaler från motsvarande lober. Varje samlarutgång är ansluten till en motsvarande mottagargren.

Uppñnningen utgör en förbättring av känd teknik på grund av faktumet att en ra- diomottagargren kan matas med signaler från flera antennenheter, varefter signaler- na kan återställas. Det erforderliga antalet radiomottagargrenar för åstadkommande av såväl antenndiversitetsförbättring samt för att möjliggöra beräkningen av en nog- grann DOA-estimering är således begränsat till att motsvara antalet lober i antenn- lobsuppsättningen. Detta gör det möjligt att minska såväl radiomottagarens storlek samt dess effektförbrukning.

En ytterligare förbättring erhålles med avseende på platser där en basstation med ra- diomottagaren enligt uppfmningen placeras på marken och antennenhetema monte- ras på en mast. Vikten hos de kablar som förbinder basstationen med antennenheter- na är en viktig faktor med avseende på mastdimensionema. Antalet kablar som för- binder basstationen med antennenheterna kan minskas genom att koppla samlarna nära antennenhetema. Kablarnas vikt reduceras därigenom vilket gör det möjligt för masten att ha mindre dimensioner och därigenom sänka kostnaden för masten lik- som för kablarna.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj under hänvisning till föredragna utföringsformer och även under hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Fig. 1 visar två mobilstationer och en radiobasstation med två antennenheter.

Fig. 2 är ett blockschema som visar en radiomottagare enligt uppfinningen. 10 15 20 25 5138656 Fig. 3 är ett blockschema som visar en annan radiomottagare enligt uppfinningen.

Fi g. 4 är ett flödesschema som illustrerar ett radiomottagningsförfarande.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I fig. 1 visas två mobilstationer MS1 och MS2 samt en basstation BS som innefattar en radíomottagare enligt uppfinningen. En radiokanal CH används för kommunika- tion mellan den första mobilstationen MSI och radiobasstationen BS. Radiokanalen CH används även av den andra mobilstationen MS2 för kommunikation med en an- nan, i ñg. 1 icke visad basstation.

Radiobasstationen BS är utrustad med två antennenheter AAl, AA2. Antennenhe- terna AAl, AA2 är åtskilda för åstadkommande av antenndiversitet. Båda täcker en sektor av l20° med ett antal lober. Den första antennenheten AA1 genererar en första antennlobsuppsättning SAB1 och den andra antennenheten AA2 genererar en andra antennlobsuppsättning SAB2. För var och en av lobema i den första uppsätt- ningen SAB1 förefmnes en motsvarande lob i den andra lobuppsättningen SAB2 som täcker samma rymdarea, dvs de två lobema är överlappande. Rymdarean i vil- ken den första mobilen MS1 är placerad täcks av en lob i var och en av lobuppsätt- ningarna SAB 1, SAB2 och riktningen till den andra mobilen MS2 täcks av en annan lob.

Ur olika lober härledda signaler mottas separat i mottagaren, varigenom vinkelin- forrnationen bibehålls. En DOA-estímering som estimerar riktningen till den första mobilstationen MS1 kan göras med hjälp av dessa signaler.

Nedlänksinterferens reduceras genom transmission i en till den första mobilstationen MSI riktad lob för att därigenom förbättra nedlänkskvaliteten för den andra mobil- 10 15 20 25 30 513 åse stationen MS2. Nedlänksloben väljs på basis av DOA-estimeringen för den första mobilstationen MS 1.

Antenndiversitetsarrangemanget förbättrar upplänkskvaliteten genom att minska risken för att båda antennenhetema skall exponeras för en djup samtidig fädnings- dipp.

En utföringsform av radiomottagaren enligt uppfmningen för ett TDMA-system kommer att beskrivas med hänvisning till Fig. 2. Radiomottagaren RRC innefattar två antennenheter AA1, AA2. Var och en av antennenhetema AA1, AA2 innefattar en gruppantenn AAR bildad av ett antal antennelement AEL, lågbrusförstärkare LNA anslutna till antennelementen AEL samt lobformningsorgan BM med förbin- delser från lågbrusförstärkarna LNA. Antennelementen AEL i den första antennen- heten AA1 ges en ortogonal polarisationsriktníng relativt polarisationsriktningen hos antennelementen AEL hos den andra antennenheten AA2.

I denna utföringsform består lobfomiriingsorganet BM av en Butler-matris. Butler- matrisen BM har ett antal utgångar, som var och en motsvarar en antennlob.

Radiomottagaren RRC innefattar även ett antal fördröjningselement DLM, ett antal samlare CMB, ett antal radiomottagargrenar RX, en DOA-estimator DP och en ut- jäinnings- och signalestimeringsenhet EqSE.

Varje utgång hos Butler-matrisen BM i den andra antennenheten AA2 är förbunden med ett motsvarande fördröjningselement DLM. Varje utgång hos fördröjningsele- menten DLM är förbunden medgeirnotsvarande samlare CMB. Varje samlare CMB har även en annan anslutning från Butler-matrisen BM i den första antennenheten AA1. De två ingångarna till en samlare motsvarar lober som täcker motsvarande rymdarea. 10 15 20 25 30 51å°ess Utgången från varje samlare CMB är ansluten till en motsvarande radiomottagar- gren RX. Radiomottagargrenen RX innefattar kanalselektering samt frekvenstrans- formering från högfrekvens till basband.

Utgångar från samtliga radiomottagargrenar RX är anslutna till utjämnings- och sig- nalestimeringsenheten EqSE. I denna utföringsforrn innefattar utjämningsenheten en MLSE (Maximum Likelihood Sequence Estimation) samt organ för kombinering av ur olika lober härledda, mottagna signaler.

Utgångama från radiomottagargrenama RX är även anslutna till DOA-estimatom DP. En DOA-estímator är välkänd för fackmannen, jämför exempelvis ”Direction- of-arrival estimation and ” av Viberg, Ottersten och Kaílat i Proc. 23"! Asilomar Conf. Signal, Syst., Comp., Nov. 1989.

En arman utföringsforrn av radiomottagaren RRC enligt uppfinningen för använd- ning i ett direktsekvens-CDMA-system kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 3. Radiomottagaren RRC enligt uppfinningen innefattar två antennenheter AAI, AA2. Antennenheterna AA1, AA2 innefattar samma delar som antennenhe- terna AA1, AA2 i den under hänvisning till fig. 2 ovan beskrivna utföringsformen.

En skillnad är emellertid att de två gruppantennerna AAR inte ges ortogonala pola- risationsriktningar utan är rurnsligt åtskilda med ungefär 10-20 våglängder.

Radiomottagaren RRC innefattar även ett antal fördröjningselement DLM, ett antal samlare CMB, ett antal radiomottagargrenar RX, en Rake-receiver RAKE och en DOA-estimator DP.

Antennenheterna AAI, AA2 har ett antal utgångar, där var och en motsvarar en lob.

Var och en av utgångarna i den andra antennenheten är ansluten till ett motsvarande fördröjningselement DLM. Var och en av utgångarna från fördröjningselementen DLM är ansluten till en motsvarande samlare CMB. Till var och en av dessa samlare 10 15 20 25 513 ess” CMB är även en utgång från den första antennenheten AAI ansluten. Loberna mot- svarande de båda ingångarna till sarnlaren CMB täcker samma rymdarea.

Utgångama från samlama CMB äranslutna till motsvarande radiomottagargrenar RX. Radiomottagargrenama RX har beskrivits med hänvisning till utföringsformen enligt fig. 2.

Utgångarna från radiomottagargrenarna RX är anslutna till en Rake-mottagare RA- KE. Rake-mottagaren RAKE innefattar organ för att kombinera signaler som radio- mottagits av olika radiomottagargrenar RX, exempelvis genom MRC (Maximum Ratio Combining). Rake-mottagaren RAKE utför Rake-kombinering av fördröjda signaler. Såväl Rake-kombinering som MRC är för fackmarmen välkänd teknik.

Utgångarna från radiomottagargrenarna RX är även anslutna till en DOA-estimator DP. För ytterligare beskrivning av DOA-estimering i en Rake-mottagare hänvisas till dokumentet Ayman F Naguib, Adaptive Antennas for CDMA Wireless Net- works, Phd Thesis, Dept of EE Stanford University.

De beskrivna utföringsformema har illustrerat två sätt att åstadkomma antenndiver- sitet genom rumslig separation respektive genom ortogonal polaiisationsriktning hos antennelementen AEL. MultiaCCC§§m§t0derna TDMA eller CDMA kan använda bå- da sätten eller en kombination av de två sätten för erhållande av antenndiversitet.

Ett förfarande enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 4, enligt vilket förfarande tvåñuppsättningar si gnalsekvenser mottas medelst två antennlobsuppsättningar. De tyåjalmtñennlpbsuppsättningarna tillhandahålles av två antennenheter som är åtskilda för åstadkommande av antenndiversitet. Var och en av loberna i den första antennlobsuppsättningen täcker samma rymdarea som en motsvarande lob i den andrasuppsätmingen, varför de båda lobema således överlap: 10 15 20 25 30 sßlåse par varandra. Varje signalsekvens i en signalsekvensuppsättning motsvarar en an- tennlob. Detta steg representeras av blocket Bl i flödesschemat i fig. 4.

Den andra signalsekvensuppsättningen fördröjs, vilket i fig. 4 representeras av _ blocket B2.

Varje signalsekvens i den första signalsekvensuppsättningen kombineras därefter med en motsvarande signalsekvens från den fördröjda andra signalsekvensuppsätt- ningen. De två kombinerade signalsekvenserna härrör båda från lober som täcker samma rymdarea. Detta steg representeras av blocket B3 i flödesschemat enligt fig. 4. En artificiell tidstidspersion införs således i den kombinerade signalsekvensen.

Varje kombinerad signalsekvens radiomottages separat, vilket inbegriper kanalval och frekvenstransformering från högfrekvens till basbandsnivå. Detta steg repre- senteras av blocket B4 i flödesschemat enligt fig. 4.

En BOA-estimering utförs på basis av de ur ett antal antennlober härledda, mottagna signalsekvensema. Dettasteg representeras av blocket B5 i flödesschemat enligt fig. 4.

Energin hos varje kombinerad signal som spridits i tiden genom tidsdispersionen slås ihop i en utjämnare eller i en Rake-mottagare och en estimering görs därefter av den från den första mobilen MSlsända signalen. Genom användande av en känd kombineringsmetod, exempelvis MRC, kommer signalestimeringen att baseras på de ur ett antal antennlober härledda, radiomottagna signalsekvensema. Detta steg representeras av blocket 6 i flödesschemat enligt fig. 4.

Två mottagande antennenheter har använts i de beskrivna utföringsformerna. Detta är ett nrininriantal när antenndiversitet skall åstadkommas. Fler än två antennenheter kan användas när exempelvis önskar uppnå antenndiversitet av högre ordning. 10 15 20 25 30 513 E56 Fler än två antennenheter används även om en kombination av diversitetsförfaran- den skall åstadkommas. Enligt förfarandet enligt uppfinningen fördröjs en signal- sekvensuppsättning härledd från ännu en annan antennenhet i förhållande till de från _ de andra antennenhetema härledda signaluppsätmingarna. De ur lober som täcker samma rymdområde härledda signalsekvenserna fördröjs relativt varandra och kom- bineras och radiomottages därefter i enlighet med det ovan beskrivna förfarandet enligt uppfinningen.

Om en tredje eller fler antennenheter AA1, AA2 adderas till radiomottagaren RRC enligt uppfinningen är fördröjningselementen DLM anslutna till utgångarna hos dessa antennenheter och utgången hos varje fördröjningselement DLM är ansluten till en samlare på samma sätt som »de andra antennelementen. Samtliga ingångar hos en samlare är således tillordnad lober som täcker samma rymdarea. För var och en av antennenhetema AA1, AA2 till vilka fördröjningselement DLM är anslutna åstadkommer dessa fördröjningselement DLM en fördröjning som är signifikant för antennenhetema AA1, AA2. Till samlaren matade signalsekvenser fördröjs således relativt varandra.

Den relativa fördröjningen mellan två kombinerade signalsekvenser måste vara till- räckligt lång för att utjärrmaren eller Rake-mottagaren skall kunna analysera. För en utjänmare i GSM-systemet måste denna fördröjning vara av storleksordningen 2,5 symboltider och för en utjämnare i ett radiosystem i enlighet med IS 136-standarden måste fördröjningen vara av storleksordningen 0,5 - 1 symboltider. För en Rake- mottagare måste fördröjningen vara ungefär några få chiptider av spridningssekven- sen. Om fler signaler skall kombineras måste denna fördröjningsskillnad införas mellan två konsekutivt fördröjda signaler.

I detta sammanhang anges antenneenhetema vara åtskilda för åstadkommande av antenndiversitet. Med antenndiversitet menas att signaler mottages var för sig via rninst två rumsligt åtskilda gruppantenner eller genom huvudsakligen ortogonala 10 15 20 25 30 515 ëše polarisationsriktningar eller genom en kombination därav. För mottagning av orto- gonala polarisationsriktningar är det inte nödvändigt att rurnsligt åtskilja antennele- menten. I själva verket förefinnes antenner i form av en enhet som gör det möjligt att samtidigt mottaga i två separata polarisationsriktningar.

Medelst ett antenndiversitetsarrangemang mottagna signaler anges ofta felaktigt så- som varande okorrelerade. Anledningen till att denna angivelse är oriktig är att de aktuella signalema sänds från den första mobilstationen MS1 och är således full- ständigt korrelerade. Signalema påverkas emellertid av olika utbredningsvägar i sin färd till mottagningsantenndiversitetsarrangemanget. Ändamålet med antenndiver- sitetsarrangemanget är att minska korrelationsgraden av inverkan på de mottagna signalerna som förorsakas av de olika utbredningsvägarna. Annorlunda uttryckt är ändamålet med antenndiversitetsarrangemanget att minska korrelationsgraden av fadningen på de olika signalerna och därigenom minska möjligheten av att alla an- tennenheter samtidigt exponeras för en djup fádning.

I praktiken är det inte möjligt att åstadkomma fullständigt okorrelerad fädning av de av antenndiversitetsarrangemanget mottagna signalerna. En anledning är att grup- pantennerna inte kan placeras alltför långt från varandra. Detta medför emellertid inte något problem eftersom en måttlig minskning av korrelationen av fädningen är tillräcklig för att åstadkomma en signifikant förbättring av upplänksradiokvaliteten.

I praktiken är en vanlig korrelationsfaktor för den fädning för vilken ett antenn- diversitetsarrangemang utsättes cirka 0,7 på en skala från 0 till 1, där O betyder ing- en korrelation alls och 1 betyder fullständig korrelation av de mottagna signalema.

Lågbrusförstärkama LNA som är anslutna till de i fig. 2 och fig. 3 visade antenne- lementen AEL tjänar till att minska verkan av brus som införs av mottagaren på sig- nalen. Användandet av lågbrusförstärkare som är anslutna till antennelementen AEL för detta ändamål, är väl känt. 10 15 20 25 15 513 656 De till den andra antennenheten AA2 anslutna fördröjningselementen DLM enligt fig. 2 och ñg. 3 kan utgöras av sågfilter eller fiberkablar. I varje fall förorsakar för- dröjningselementen DLM en dämpning av den mottagna signalstyrkan. Denna av fördröjningselementen DLM förorsakade dämpning kompenseras företrädesvis av en motsvarande ökning av förstärkningen i lågbrusförstärkarna LNA i den andra antennenheten AA2 för att göra det möjligt för de i samlaren CMB kombinerade signalerna att utsättas för ekvivalent förstärkning i mottagaren. Om fördröjning- selementen DLM i den andra antennenheten AA2 ger en förstärkning - D dB av sig- nalstyrkan av de mottagna signalema och lågbnrsförstärkarna LNA i den första an- tennenheten AA1 ger en förstärkning A dB av de mottagna signalema skall lågbrus- förstärkamas LNA förstärkning i den andra antennenheten AA2 vara A+D dB för att kompensera för fördröjníngselementens dämpning.

I en basstation BS innefattande radiomottagaren RRC enligt uppfinningen skall samlama CMB företrädesvis placeras nära antennenheterna (AAl, AA2). Särskilt på ställen där basstationen BS måste placeras långt från antennenheterna (AAl, AA2) är detta en förbättring eftersom antalet anslutningskablar därigenom minskas. Kost- e nadema, vikten och utrymmet för de erforderliga kablarna minskas också därige- IIOIH.

I de ovan beskrivna utföringsforrnerna har radiomottagaren RRC och förfarandet enligt uppfinningen använts för två radiospektrummultiaccessprinciper, dvs TDMA och CDMA. Det torde inses att uppfinningen inte är begränsad till dessa två multi- acccessprinciper utan att upptinmen kan tillämpas även vid andra multiaccess- principer.

Claims (31)

10 15 20 25 16' 513 656 PATENTKRAV

1. Mottagarsystem (RRC) innefattande minst två antennenheter (AA1, AA2) som var och en åstadkommer en uppsättning antennlober (SAB 1, SAB2), varvid för varje lob i en första av nämnda antennlob- suppsättriingar en motsvarande lob förefinnes i den andra av nämnda antennlob- suppsättningar som täcker samma rymdarea, fördröjningselement (DLM) som är anslutna till utgångar hos minst en av nämnda antennenheter (AAl, AA2), sarnlaranordningar (CMB) som var och en har ingångar anslutna antingen direkt el- ler via nämnda fördröjningselement (DLM) till utgångar hos nänmda antennenheter, varvid var och en av nämnda samlaranordningar kombinerar ur motsvarande lober härledda mottagna signaler och i radiomottagargrenar (RX) som var och en är ansluten till en utgång hos en motsva- rande samlaranordning och leder till en radiomottagare.

2. Mottagarsystem enligt kravet 1, där antennenheterna (AAl , AA2) är rumsligt åt- skilda för åstadkommande av antenndiversitet.

3. Mottagarsystem enligt kravet 1, där antennenhetema (AA1, AA2) har olika pola- risationsriktningar för åstadkommande av antenndiversitet.

4. Mottagarsystem enligt kravet l, där antennenheterna (AAl, AA2) är åtskilda ge- nom en kombination av rurnsliga organ och polarisationsorgan för åstadkommande av antenndiversitet.

5. Mottagarsystem enligt kravet 2, där det typiska rumsliga avståndet mellan anten- nenhetema (AAl, AA2) är av storleksordningen 10-20 våglängder. 10 15 20 25 17 513 656

6. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2 eller 3, där fördröjningselementen (DLM) är anordnade att åstadkomma en fördröjning som är specifik för varje ansluten anten- nenhet (AA1, AA2).

7. Mottagarsystem enligt kravet 6, där skillnaden i fördröjning i motsvarighet till två antennenheter (AA1, AA2) är minst halva symboltiden för ett TDMA-system.

8. Mottagarsystem enligt kravet 6, där skillnaden i fördröjning i motsvarighet till två antennenheter (AAl, AA2) är minst en chiptid i en CDMA-spridningssekvens.

9. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2 eller 6, där ett antal utgångar förefinnes från var och en av antennenheterna (AA1 , AA2), varvid varje utgång motsvarar en antenn- lob, och där var och en av utgångarna från åtminstone alla utom en av antennenhe- tema (AA1, AA2) är ansluten till ett motsvarande fördröjningselement (DLM).

10. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2 eller 6, där radiomottagarsystemet (RRC) in- nefattar två antennenheter (AA1, AA2), till en andra (AA2) av närrmda antennen- heter anslutna fördröjningselement (DLM), ett antal samlare (CMB) vilka var och en har en ingång som är ansluten till den första antennenheten (AAl) och en annan ingång som är ansluten till ett av fördröjningselement, varvid båda ingångar motsvarar antennlober som huvudsaklikgen täcker samma rymdarea.

11. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2, 3, 6 eller 10, där en anordning (EqSE, RAKE) är anordnad för beräkning av kanalestimering och signalestimering, vilken anord- ning har en ingång med förbindelser från nämnda mottagargrenar (RX).

12. Mottagarsystem enligt kravet ll, där nämnda anordning är en tidsutj änmare (EqsE). 10 15 20 25 30 ' 18 5 'l 3 6 5 6

13. Mottagarsystem enligt kravet 11, där nämnda anordning är en Rake-mottagare (RAKE).

14. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2, 3, 6 eller 10, där en DOA-estimator (DP) fö- refinnes för beräkning av en DOA-estimering och innefattande en ingång med för- bindelser från nämnda mottagargrenar (RX).

15. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2, 6, 10, ll eller 14, där nämnda radiomottagar- grenar (RX) innefattar ett kanalselektionsfilter och en frekvensblandare som trans- fonnerar kanalen från högfrekvens till en lägre frekvens.

16. Mottagarsystem enligt kravet 1, 2, 6, 10, 11, 14 eller 15, där var och en av an- tennenheterna (AA1, AA2) innefattar en grupp (AAR) antennelement (AEL), till varje antennelement (AEL) anslutna förstärkare (LNA) samt lobformningsorgan (BM).

17. Mottagarsystem enligt kravet 16, där förstärkarnas (LNA) förstärkning är juste- rad till att kompensera av_ fördröjningselementen (DLM) förorsakad dämpning.

18. Radiomottagningsförfarande innefattande stegen: åstadkommande en första antennlobsuppsättning (SABl) med en första antennlob som täcker en specifik rymdarea, åstadkommande av en andra antennlobsuppsättning (SAB2) med en andra antennlob som täcker nämnda specifika rymdarea, fördröjande (B2) av mottagna signaler härledda ur nänmda andra antennlobsupp- sättning (SABZ) i förhållande till mottagna signaler härledda ur nämnda första an- tennlobsuppsättning (SABl), kombinerande (B3) av nämnda signaler härledda ur nämnda första antennlobsupp- sättning och nänmda andra antennlobsuppsättning samt radibmottagande (B4) av nämnda kombinerade signaler i en mottagargren. 10 15 20 25 512» ešge

19. Förfarande enligt kravet 18, där korrelationen mellan fädningsmönstret hos nämnda ur nänmda första antennlobsuppsättning (SAB 1) härledda signaler och fäd- ningsmönstret hos de ur nämndaandga antennlobsuppsättriing (SAB2) härledda sig- nalerna minskas med hjälp av antenndiversitet.

20. Förfarande enligt kravet 19, antennenheterna(AA1, AA2) för alstring av nämnda första och närrmda antennlobsuppsättiiingar åtskiljes antingen rurns- ligt eller med avseende på olika polarisationsriktningar.

21. Förfarande enligt kravet 18, 19 eller 20 och innefattande stegen: estimering av den mottagande kanalen i och för erhållande av en kanalestimering samt estimering (B6) aven sänd signal med hjälp av kanalestimeringen.

22. Förfarande enligt kravet 18, där nämnda mottagande i en radiomottagargren in- nefattar kanalselektering samt transformering av den mottagna signalen från högfre- kens till en lägre frekvens.

23. Förfarande enligt havet 18, 19, 20, 21 eller 22 och innefattande steget: estimering (BS) av DOA på basis av flera kombinerade och radiomottagna signaler härledda ur lober som täcker flera rymdareor.

24. Radiomottagníngsförfarande innefattande åstadkommande av en första ênlênflobsuppsättning (SAB 1), åstadkommande av en andra antennlobsuppsättriing (SAB2) motsvarande nämnda första antennlobsuppsättriing, kännetecknat av stegen 10 15 20 25 30 i 20 5 1 3 6 5 6 a) mottagande (B 1) medelst nämnda första antennenhet (AA1) av en första uppsätt- ning signaler och medelst nämnda andra antennenhet (AA2) av en andra uppsättning signaler, varvid varje signal i uppsättningarna härleds ur en motsvarande antennlob, b) fördröjande (B2) av den andra uppsättningen signaler, _ c) kombinerande (B3) av nämnda första uppsättning signaler med nämnda fördröjda andra uppsättning signaler, varvid varje kombination innefattar en signal från nämnda första uppsättning signaler och en signal från nänmda fördröjda, andra upp- sättning signaler, varvid nämnda signaler båda härleds ur lober som täcker en mot- svarande rymdarea, d) radiomottagande (B4) av de kombinerade signalerna.

25. Förfarande enligt kravet 24, kännetecknat av steget e) minskande av korrelationen mellan fädningsmönstret hos närrmda första uppsätt- ning signaler och fádningsmönstret hos nänmda andra uppsättning signaler med hjälp av antenndiversitet.

26. Förfarande enligt kravet 24 eller 25 och innefattande stegen f) estimerande av mottagpingskanalen i och för erhållande av en kanalestimering och g) estimerande (B6) av en sänd signal med hjälp av kanalestimeringen och de me- delst stegen a)-d) erhållna signalema.

27. Förfarande enligt kravet 26, där en tidsutjärrmare (EqSE) eller en Rake- mottagare (RAKE) används för stegen f) och g).

28. Förfarande enligt kravet 24 eller 25, där steget d) innefattar kanalselekterande och transforrnerande av den mottagna signalen från högfrekvens till en lägre fre- kvens. i

29. Förfarande enligt kravet 24 eller 25 och innefattande steget 10 15 20 21 5 1 3 6 5 6 h) estimerande (B5) av DOA på basis av signaler mottagna eñer utförande av steget d).

30. Radiomottagningsfórfarande innefattande stegen a) mottagande (B 1) av minst tvâ uppsättningar radiosigrialsekvenser, där fadnings- mönstret hos en första av nämnda signalsekvensuppsättningar inte är fullständigt korrelerat med fädningsmönstret hos en andra av nämnda signalsekvensuppsättning- ar och signalsekvensema i var 9911911 av nämnda signalsekvensuppsättningar här- leds ur antennlober som täcker huvudsakligen olika ryrndareor, b) fórdröjande (B2) av signalsekvensuppsättningarna relativt varandra, c) kombinerande (B3) av signalsekvenser härledda ur lober som täcker huvudsakli- gen samma rymdarea, d) radiomottagande (B4) av de kombinerade signalsekvensema, e) estimerande (BS) av DOA på basis av de kombinerade och radiomottagna signal- sekvensema samt t) estimerande (B6) av en sänd signalsekvens på basis av de kombinerade och ra- diomottagna signalsekvensema.

31. Förfarande enligt kravet 30, där steget d) innefattar kanalselektering, demodule- ring och transforrnering av den mottagna signalen från högfrekvens till en lägre fre- kvens.