WO2001018975A2 - Verfahren und anordnung zur strahlformung eines rake-empfängers für den ein-nutzer-empfang für den uplink-kanal in mobilfunksystemen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur strahlformung eines rake-empfängers für den ein-nutzer-empfang für den uplink-kanal in mobilfunksystemen Download PDF

Info

Publication number
WO2001018975A2
WO2001018975A2 PCT/DE2000/003120 DE0003120W WO0118975A2 WO 2001018975 A2 WO2001018975 A2 WO 2001018975A2 DE 0003120 W DE0003120 W DE 0003120W WO 0118975 A2 WO0118975 A2 WO 0118975A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
paths
signals
rake
antenna array
determined
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/003120
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001018975A3 (de
Inventor
Holger Boche
Martin Schubert
Original Assignee
HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH filed Critical HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH
Priority to AU11289/01A priority Critical patent/AU1128901A/en
Priority to EP00972580A priority patent/EP1214797A2/de
Publication of WO2001018975A2 publication Critical patent/WO2001018975A2/de
Publication of WO2001018975A3 publication Critical patent/WO2001018975A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097—Interference-related aspects
    • H04B1/711—Interference-related aspects the interference being multi-path interference
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01Q3/2611—Means for null steering; Adaptive interference nulling
    • 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 and an arrangement for beam shaping a rake receiver for one-user reception for the uplink channel in mobile radio systems.
  • a rake receiver means rake, rake
  • a Such a rake receiver is able to resolve a certain number of uncorrelated multipaths from the corresponding mobile station to the base station.
  • the rake receiver consists of individual fingers, each individual finger adapting to a path, due to the limited number of fingers only the strongest paths (practically 3 to 5) are selected The individual paths are shifted in time in the respective rake fingers and then one Diversity combining (combination of the paths taken into account).
  • this solution only realizes a purely temporal rake receiver, ie a 1-D rake receiver.
  • phased array phased array antenna
  • 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 corresponding beam form is suitable for a multi-user receiver.
  • the beamformer does not take into account the temporal receiver structure at the base station. Furthermore, he is not able to suppress multipaths or to use strong multipaths for further signal processing in the base station (eg with the rake receiver). A simple series connection of the beamformer and the 1-D rake receiver would not make sense. This can lead to a deterioration in the transmission behavior.
  • the process is said to be less complex than previously known solutions.
  • the object is achieved according to the invention by a method in which a rake receiver is connected downstream of a linear antenna array in which
  • the signals are first received via N antennas of an antenna array and forwarded to beamformers,
  • the directions of the individual paths of the received signals are estimated simultaneously with the forwarding of the received signals to beamformers, the number of directions of the paths being L with L ⁇ N,
  • the K strongest paths are determined from the estimated L directions ⁇ , ..., COL of the paths, sorted according to their performance and the individual directions are arranged, where co ⁇ ⁇ is the direction of the kth path according to its strength , the signals of the directions ⁇ -i, ..., ⁇ «determined in this way are transferred to individual beamforms, the number of which corresponds to the K strongest paths,
  • the weight factors w (k) are determined in the k-th beam former, the directional characteristic H k of the k-th beam former being apparent
  • the directional characteristic generated in the k-th beamformer is given to the assigned k-th rake finger and - finally, the directional characteristics from each of the 1 to K rake fingers are offset in time with respect to the total received signal of the 2D according to the running time of the individual paths -Rake- receiver combined.
  • the weighting factor of the individual beamformers can be calculated. In this way, a directional characteristic can be generated for each individual finger of the rake receiver that has optimal directivity.
  • the method according to the invention also enables a predetermined number of interference paths through a targeted one Suppress generation of zeros in the directional characteristic. If the number of paths is smaller than the number of antenna elements of the antenna array, all interfering multiple paths can be suppressed by the proposed method. This creates an AWGN channel (Additive White Gaussian Noise) for each individual finger.
  • the method according to the invention enables directivity to be calculated directly, complex steps are not necessary.
  • the invention further enables optimum separation of the individual paths, as a result of which no self-interference (limited resolution) occurs as in the 1 D rake receiver.
  • the arrangement for beam shaping a rake receiver for single-user reception in the base station has the following components:
  • a combiner that combines the K directional characteristics generated spatially and temporally offset from one another.
  • the solution according to the invention is used in conjunction with a linear antenna array at the base station and improves the transmission behavior by utilizing the path diversity for the uplink channel (channel from the mobile station to the base station).
  • a linear antenna array AA which has N antenna elements.
  • the antenna array AA is followed by a rake receiver with K rake fingers RF.
  • the signals received by the linear antenna array AA are forwarded to a user / subscriber, they are subjected to a signal processing in order to achieve an improved reception and an increase in the signal quality by means of a targeted beam shaping.
  • the received signals are first subjected to a directional estimation in a digital signal processor DSP 1.
  • This directional estimate determines the directions ⁇ , ..., ⁇ of L paths, from which the K most powerful paths OH, ..., C ⁇ K are selected in the digital signal processor DSP 2, where K ⁇ L.
  • both the information about the K most powerful and directionally estimated paths from the digital signal processor DSP 2 and the signals received by the antenna array AA are transmitted in beamformer BF n , where 1 ⁇ n ⁇ K, which is between the antenna array AA and the rake receiver are arranged, the number of beamformers corresponding to the number of K strongest paths and each rake finger RF being assigned a beamformer.
  • a directional characteristic is now generated in each of the beamformers - as already described above - and is given to the rake finger RF assigned to the respective beamformer.
  • a combiner KO arranged downstream of the K rake fingers RF, the K rake fingers RF combined according to the running time of the individual paths are combined with respect to one another to form the overall received signal of the 2D rake receiver.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Es soll eine Lösung zur Verbesserung des Empfangs und zur Erhöhung der Signalqualität von Mobilstationen in CDMA-basierten Mobilfunksystemen der 3. Generation angegeben werden, die weniger aufwendig ist als bisher bekannte Lösungen. Bei dem erfindunsgemäßen Verfahren, bei dem ein Rake-Empfänger einem linearen Antennenarray (AA) nachgeschaltet wird, werden zunächst die Signale über N Antennen eines Antennenarrays empfangen und an Beamformer (BF) weitergeleitet, gleichzeitig werden zur Weiterleitung der empfangenen Signale an Beamformer die Richtungen der einzelnen Pfade der Empfangssignale geschätzt (DSPI) und danach aus den geschätzten Richtungen der Pfade die K stärksten Pfade ermittelt und ihrer Leistung nach sortiert. Anschließend werden die so ermittelten Signale der Richtungen φ1, ..., φK einzelnen Beamformern übergeben, deren Anzahl der der K stärksten Pfade entspricht, dann werden im k-ten Beamformer die Gewichtsfaktoren w(k) ermittelt, jeweils mit den Signalen der Ausgänge des Antennenarrays multipliziert und die so erzeugte Richtcharakteristik auf den jeweils zugeordneten Rake-Finger (RF) gegeben und abschließend die Richtcharakteristiken aus jedem der Rake-Finger zum Gesamtempfangssignal des 2D-Rake-Empfängers kombiniert (KO). Somit wird für jeden einzelnen Finger des 2D-Rake-Empfängers eine Richtcharakteristik erzeugt, die eine optimale Direktivität besitzt.

Description

Bezeichnung
Verfahren und Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein-Nutzer-Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein-Nutzer-Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen.
In bestehenden CDMA-basierten (Code-Division Multiple Access - Codemultiplex-Vielfachzugriff) Mobilfunksystemen werden an den Basisstationen Single-User(Ein-Nutzer)-Empfänger eingesetzt. Dem Stand der Technik nach sind verschiedene Lösungen zur Erzeugung von Richtcharakteristiken mit auf das System Mobilstation/Basisstation abgestimmten definierten Eigenschaften bekannt, die einen guten Empfang der Mobilstation gewährleisten sollen. Dabei ist zwischen einer omnidirektionalen Empfangsantenne und einem Antennenarray zu unterscheiden.
So wird beispielsweise in der von Proakis in „Digital Communications", 2nd edition, Singapore, Mc Graw Hill, 1989, pp. 731 -739 beschriebenen Lösung jeder Mobilstation ein Rake-Empfänger (rake bedeutet Rechen, Harke) der Basisstation zugeordnet. Ein solcher Rake-Empfänger ist in der Lage, eine bestimmte Anzahl unkorrelierter Mehrpfade von der entsprechenden Mobilstation zur Basisstation aufzulösen. Dazu besteht der Rake-Empfänger aus einzelnen Fingern, wobei sich jeder einzelne Finger auf einen Pfad adaptiert. Aufgrund der begrenzten Anzahl der Finger werden dabei nur die stärksten Pfade (praktisch 3 bis 5) ausgewählt. Die einzelnen Pfade werden in den jeweiligen Rake-Fingern zeitlich verschoben und anschließend einem Diversity-Combining (Kombination der berücksichtigten Pfade) zugeführt. Diese Lösung realisiert aber nur einen rein zeitlichen Rake-Empfänger, d.h. einen 1 D-Rake-Empfänger.
Für einen Space-Time-Rake-Empfänger, d.h. ein 2D-Rake-Empfänger, sind derzeit im wesentlichen zwei Lösungen vorgeschlagen worden. Diese basieren darauf, daß pro Rake-Finger ein Strahlformer (Beamformer) eingesetzt wird.
In Proc. International Zürich Seminar on Digital Communications, Switzerland, pp. 87-100, March 1994 wird von Naguib und Paulraj berichtet, für die Realisierung der Funktion eines Strahlformers ein Phased Array (gephaste Gruppenantenne) vorgeschlagen zu haben. Jedoch kann mit einem solchen Phased Array nur garantiert werden, daß in Richtung des entsprechenden (gewünschten) Pfades die Richtcharakteristik gleich Eins ist. Eine Auslöschung der anderen (unerwünschten) Pfade ist nicht möglich, da keine Nullstelle in der Richtcharakteristik gezielt erzeugt werden kann.
Ein anderes Verfahren zur Strahlformung jedes einzelnen Rake-Fingers ist ebenfalls in der erwähnten Veröffentlichung dargestellt. Da hierbei aber die Kovarianzmatrizen vor und nach der Entspreizung und die Richtungen der einzelnen Pfade bekannt sein müssen, ist dieses Verfahren, bei dem der Gewichtsvektor der jedem Rake-Finger zugeordneten Strahlformer als Lösung eines verallgemeinerten Eigenwertproblems gewonnen wird, sehr aufwendig.
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. 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
Figure imgf000005_0001
zur Lösung der Gleichung für die Richtcharakteristik
H\e im Q{ej ω-ωι)) mit ak,ι = = Q 0eJ(ωk -ωι ) bej Erfüllung der
Figure imgf000005_0002
Bedingungen H -{; 0 für 1 < k ≤ m für die Störsignale
1 für k = m + 1 für das Nutzsignal aufgestellt. Anschließend wird das Gleichungssystem
Figure imgf000005_0003
zur Bestimmung der Koeffizienten b| gelöst, woraus über m+\
l=\ 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. Hierbei ist zu beachten, daßß stets nur ein Nutzsignal verstärkt werden kann. Diese Lösung kann Anwendung finden, wenn für mehrere Nutzer (bedienbare Teilnehmer) von beliebigen Mobilstationen aus ein guter Empfang gewährleistet sein soll. Die Lösung ist damit nur in der Lage, unerwünschte Mobilstationen zu unterdrücken. Da ebenfalls andere Mobilstationen bei der Strahlformung berücksichtigt werden, ist der entsprechende Strahlfomer für einen Mehr- Nutzer-Empfänger geeignet. Somit ist es möglich, das Vielfachzugriffsverfahren SDMA (Space Division Multiple Access) zu realisieren. Der Strahlformer berücksichtigt jedoch nicht die zeitliche Empfängerstruktur an der Basisstation. Weiterhin ist er nicht in der Lage, Mehrpfade zu unterdrücken bzw. starke Mehrpfade für die weitere Signalverarbeitung in der Basisstation zu nutzen (z.B. beim Rake-Empfänger). Damit wäre eine einfache Hintereinanderschaltung des Strahlformers und des 1 D-Rake-Empfängers nicht sinnvoll. Dies kann zu einer Verschlechterung des Übertragungsverhaltens führen.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers der Basisstation für den Ein-Nutzer- Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen anzugeben, wodurch eine Verbesserung des Empfangs und eine Erhöhung der Signalqualität von Mobilstationen in CDMA-basierten Mobilfunksystemen der 3. Generation ermöglicht wird. Das Verfahren soll weniger aufwendig sein als bisher bekannte Lösungen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, wobei ein Rake-Empfänger einem linearen Antennenarray nachgeschaltet wird, bei dem
- zunächst die Signale über N Antennen eines Antennenarrays empfangen und an Beamformer weitergeleitet werden,
- gleichzeitig zur Weiterleitung der empfangenen Signale an Beamformer werden die Richtungen der einzelnen Pfade der Empfangssignale geschätzt, wobei die Anzahl der Richtungen der Pfade L mit L < N ist,
- danach werden aus den geschätzten L Richtungen ωι , ..., COL der Pfade die jeweils K stärksten Pfade ermittelt, ihrer Leistung nach sortiert und es werden die einzelnen Richtungen angeordnet, wobei coι< die Richtung des k-ten Pfades entsprechend seiner Stärke ist, - die so ermittelten Signale der Richtungen ω-i, ..., ω« werden einzelnen Beamformem übergeben, deren Anzahl der der K stärksten Pfade entspricht,
- im k-ten Beamformer werden die Gewichtsfaktoren w(k) ermittelt, wobei sich die Richtcharakteristik Hk des k-ten Beamformers aus
Figure imgf000007_0001
mit
Figure imgf000007_0002
ergibt, es wird eine Koeffizientenmatrix A
Figure imgf000007_0003
gebildet zur Lösung des linearen Gleichungssystems
Figure imgf000008_0001
woraus die Koeffizienten b|(k) mit 1 < I < K ermittelt werden, danach werden die Gewichtsfaktoren des k-ten Beamformers mit
we (k)= ∑br ( )e-J l ωr y=\
berechnet und die Direktivität D(Hk) aus
1
D(Hk )= *) bestimmt,
- nun werden die in dem k-ten Beamformer ermittelten Gewichtsfaktoren wι(k) jeweils mit den Signalen der N Antennenausgänge multipliziert,
- dann wird die in dem k-ten Beamformer erzeugte Richtcharakteristik auf den zugeordneten k-ten Rake-Finger gegeben und - abschließend werden die Richtcharakteristiken aus jedem der 1 bis K Rake-Finger entsprechend der Laufzeit der einzelnen Pfade zeitlich versetzt zueinander zum Gesamtempfangssignal des 2D-Rake- Empfängers kombiniert.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist die Berechnung des Gewichtsfaktors der einzelnen Beamformer möglich. Damit kann für jeden einzelnen Finger des Rake-Empfängers eine Richtcharakteristik erzeugt werden, die eine optimale Direktivität besitzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ebenfalls, eine vorgegebene Anzahl von Störpfaden durch eine gezielte Erzeugung von Nullen in der Richtcharakteristik zu unterdrücken. Ist die Anzahl der Pfade kleiner als die Anzahl der Antennenelemente des Antennenarrays, können durch das vorgeschlagene Verfahren alle störenden Mehrpfade unterdrückt werden. Für jeden einzelnen Finger wird damit ein AWGN-Kanal (Additives Weißes Gaußsches Rauschen) erzeugt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine unmittelbare Berechnung der Direktivität, aufwendige Schritte sind nicht notwendig. Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine optimale Trennung der einzelnen Pfade, wodurch keine Selbstinterferenz (begrenztes Auflösungsvermögen) wie beim 1 D-Rake- Empfänger auftritt.
Die Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein- Nutzer-Empfang in der Basisstation weist folgende Bestandteile auf:
- ein lineares Antennenarray mit N Antennen und einem diesem Antennenarray nachgeschalteten Rake-Empfänger,
- Mittel zur Richtungsschätzung der einzelnen Pfade der vom Antennenarray empfangenen Signale,
- Mittel zur Auswahl der K stärksten Pfade aus den L Pfaden, für die eine Richtungsschätzung erfolgte, - K Stück Beamformer, wobei jeweils ein Beamformer mit einem von K Rake-Fingem verbunden ist, zur Erzeugung von K Richtcharakteristiken,
- einen Kombinierer, der die erzeugten K Richtcharakteristiken räumlich und zeitlich versetzt zueinander kombiniert.
Die erfindungsgemäße Lösung wird im Zusammenwirken mit einem linearen Antennenarray an der Basisstation eingesetzt und verbessert durch die Ausnutzung der Pfad-Diversity für den Uplink-Kanal (Kanal von der Mobilstation zur Basisstation) das Übertragungsverhalten.
Eine Ausführungsform der Erfindung und deren Funktionsweise werden nachstehend anhand einer Zeichnung, die eine schematische Darstellung der Anordnung sowie der wichtigsten Verfahrensschritte zeigt, näher erläutert. In der Figur ist ein lineares Antennenarray AA gezeigt, das über N Antennenelemente verfügt. Dem Antennenarray AA ist ein Rake-Empfänger mit K Rake-Fingern RF nachgeschaltet. Bevor die vom linearen Antennenarry AA empfangenen Signale an einen Nutzer/Teilnehmer weitergeleitet werden, werden diese einer Signalverarbeitung unterzogen, um durch eine gezielte Strahlformung einen verbesserten Empfang und eine Erhöhung der Signalqualität zu erreichen. Hierzu werden zunächst die empfangenen Signale in einem Digitalen Signalprozessor DSP 1 einer Richtungsschätzung unterzogen. Durch diese Richtungsschätzung werden die Richtungen ω , ..., ω von L Pfaden bestimmt, aus denen im Digitalen Signalprozessor DSP 2 die K leistungsstärksten Pfade OH , ..., CÖK ausgewählt werden, wobei K < L ist. Nunmehr wird sowohl die Information über die K leistungsstärksten und in ihrer Richtung geschätzten Pfade aus dem Digitalen Signalprozessor DSP 2 als auch die vom Antennenarray AA empfangenen Signale in Beamformer BFn, wobei 1 < n < K ist, weitergeleitet, die zwischen dem Antennenarray AA und dem Rake-Empfänger angeordnet sind, wobei die Anzahl der Beamformer der Anzahl der K stärksten Pfade entspricht und jedem Rake- Finger RF ein Beamformer zugeordnet ist. In jedem der Beamformer wird nun eine Richtcharakteristik erzeugt - wie bereits vorn beschrieben - und auf den dem jeweiligen Beamformer zugeordneten Rake-Finger RF gegeben. In einem den K Rake-Fingern RF nachgeordneten Kombinierer KO werden die aus den K Rake-Fingern RF entsprechend der Laufzeit der einzelnen Pfade zeitlich versetzt zueinander zum Gesamtempfangssignal des 2D-Rake- Empfängers kombiniert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein-Nutzer- Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen, wobei ein Rake- Empfänger einem linearen Antennenarray nachgeschaltet wird, bei dem
- zunächst die Signale über N Antennen eines Antennenarrays empfangen und an Beamformer weitergeleitet werden,
- gleichzeitig zur Weiterleitung der empfangenen Signale an Beamformer werden die Richtungen der einzelnen Pfade der Empfangssignale geschätzt, wobei die Anzahl der Richtungen der Pfade L mit L < N ist,
- danach werden aus den geschätzten L Richtungen ωi ωL der Pfade die jeweils K stärksten Pfade ermittelt, ihrer Leistung nach sortiert und es werden die einzelnen Richtungen angeordnet, wobei ωk die Richtung des k-ten Pfades entsprechend seiner Stärke ist,
- die so ermittelten Signale der Richtungen ωi, ..., α>κ werden einzelnen Beamformern übergeben, deren Anzahl der der K stärksten Pfade entspricht,
- im k-ten Beamformer werden die Gewichtsfaktoren w(k) ermittelt, wobei sich die Richtcharakteristik Hk des k-ten Beamformers aus
H. [ejω , {k)Q{ej ω-ωi))
1 = 1 mit
Figure imgf000011_0001
ergibt, es wird eine Koeffizientenmatrix A
Figure imgf000011_0002
gebildet zur Lösung des linearen Gleichungssystems
-te Stelle
Figure imgf000012_0001
woraus die Koeffizienten b|(k) mit 1 < I < K ermittelt werden, danach werden die Gewichtsfaktoren des k-ten Beamformers mit
We (k)= ∑br (k)e-J l ωr y=\ berechnet und die Direktivität D(Hk) aus
1
D( k bk tö bestimmt,
- nun werden die in dem k-ten Beamformer ermittelten Gewichtsfaktoren wι(k) jeweils mit den Signalen der N Antennenausgänge multipliziert,
- dann wird die in dem k-ten Beamformer erzeugte Richtcharakteristik auf den zugeordneten k-ten Rake-Finger gegeben und
- abschließend werden die Richtcharakteristiken aus jedem der 1 bis K Rake-Finger entsprechend der Laufzeit der einzelnen Pfade zeitlich versetzt zueinander zum Gesamtempfangssignal des 2D-Rake-
Empfängers kombiniert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem eine vorgegebene Anzahl von für einen Rake-Finger nicht erwünschten Pfaden dadurch unterdrückt wird, daß gezielt entsprechende Nullen in der für den Rake-Finger zugeordneten Richtcharakteristik erzeugt werden.
3. Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein-Nutzer- Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen, die aufweist
- ein lineares Antennenarray mit N Antennenelementen und einem diesem Antennenarray nachgeschalteten Rake-Empfänger, - Mittel zur Richtungsschätzung der einzelnen Pfade der vom Antennenarray empfangenen Signale,
- Mittel zur Auswahl der K stärksten Pfade aus den L Pfaden, für die eine Richtungsschätzung erfolgte,
- K Stück Beamformer, wobei jeweils ein Beamformer mit einem von K Rake-Fingern verbunden ist, zur Erzeugung von K Richtcharakteristiken,
- einen Kombinierer, der die erzeugten K Richtcharakteristiken räumlich und zeitlich versetzt zueinander zum Gesamtempfangssignal des Antennenarrays kombiniert.
PCT/DE2000/003120 1999-09-06 2000-09-06 Verfahren und anordnung zur strahlformung eines rake-empfängers für den ein-nutzer-empfang für den uplink-kanal in mobilfunksystemen WO2001018975A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU11289/01A AU1128901A (en) 1999-09-06 2000-09-06 Method and arrangement for beam forming a rake receiver for the single user reception for the uplink channel in mobile radio telephone systems
EP00972580A EP1214797A2 (de) 1999-09-06 2000-09-06 Verfahren und anordnung zur strahlformung eines rake-empfängers für den ein-nutzer-empfang für den uplink-kanal in mobilfunksystemen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999143687 DE19943687C1 (de) 1999-09-06 1999-09-06 Verfahren und Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein-Nutzer-Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen
DE19943687.8 1999-09-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2001018975A2 true WO2001018975A2 (de) 2001-03-15
WO2001018975A3 WO2001018975A3 (de) 2001-08-02

Family

ID=7921758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2000/003120 WO2001018975A2 (de) 1999-09-06 2000-09-06 Verfahren und anordnung zur strahlformung eines rake-empfängers für den ein-nutzer-empfang für den uplink-kanal in mobilfunksystemen

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1214797A2 (de)
AU (1) AU1128901A (de)
DE (1) DE19943687C1 (de)
WO (1) WO2001018975A2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001091317A1 (en) * 2000-05-24 2001-11-29 Nokia Corporation Rake receiver and method of receiving desired signal
KR20010110182A (ko) * 2000-06-02 2001-12-12 가네꼬 히사시 멀티빔 수신 장치
GB2385477A (en) * 2001-10-06 2003-08-20 Lg Electronics Inc Signal path searching means in a mobile communications system
KR20030078521A (ko) * 2002-03-30 2003-10-08 삼성전자주식회사 상향 데이타 통신 장치 및 방법
CN107210809A (zh) * 2015-02-04 2017-09-26 华为技术有限公司 信号处理方法和相关设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015182292A1 (ja) * 2014-05-29 2017-04-20 ソニー株式会社 装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0974372A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd スペクトラム拡散無線伝送受信装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUHWALD ET AL: "A New Optimum Constrained Beamforming-Algorithm for Future Mobile Communicaiton Systems Based on CDMA" PROC. 4TH ACTS MOBILE COMMUNICATIONS SUMMIT, Juni 1999 (1999-06), Seiten 963-968, XP000986632 *
OGAWA Y ET AL: "SPATIAL-DOMAIN PATH-DIVERSITY USING AN ADAPTIVE ARRAY FOR MOBILE COMMUNICATIONS" IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON UNIVERSAL PERSONAL COMMUNICATIONS,US,NEW YORK, IEEE, Bd. CONF. 4, 6. November 1995 (1995-11-06), Seiten 600-604, XP000690022 ISBN: 0-7803-2955-4 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001091317A1 (en) * 2000-05-24 2001-11-29 Nokia Corporation Rake receiver and method of receiving desired signal
US6956841B1 (en) 2000-05-24 2005-10-18 Nokia Networks Oy Receiver and method of receiving a desired signal
KR20010110182A (ko) * 2000-06-02 2001-12-12 가네꼬 히사시 멀티빔 수신 장치
GB2385477A (en) * 2001-10-06 2003-08-20 Lg Electronics Inc Signal path searching means in a mobile communications system
GB2385477B (en) * 2001-10-06 2005-05-11 Lg Electronics Inc Signal path searching method and apparatus thereof in mobile communication system provided with plurality of array antenna elements
US7411996B2 (en) 2001-10-06 2008-08-12 Lg-Nortel Co., Ltd Signal path searching method and apparatus thereof in mobile communication system provided with plurality of array antenna elements
KR20030078521A (ko) * 2002-03-30 2003-10-08 삼성전자주식회사 상향 데이타 통신 장치 및 방법
CN107210809A (zh) * 2015-02-04 2017-09-26 华为技术有限公司 信号处理方法和相关设备
EP3244552A4 (de) * 2015-02-04 2018-01-24 Huawei Technologies Co., Ltd. Signalverarbeitungsverfahren und zugehörige vorrichtung
US10177824B2 (en) 2015-02-04 2019-01-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Signal processing method and related device
CN107210809B (zh) * 2015-02-04 2020-01-03 华为技术有限公司 信号处理方法和相关设备

Also Published As

Publication number Publication date
AU1128901A (en) 2001-04-10
DE19943687C1 (de) 2001-07-26
WO2001018975A3 (de) 2001-08-02
EP1214797A2 (de) 2002-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60110039T2 (de) Lineare signaltrennung durch polarisations-diversität
DE69727476T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur interferenzunterdrückung mit verschiedenen strahlen, polarisationen und phasenreferenzen
DE19803188B4 (de) Verfahren und Basisstation zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem
DE10026077B4 (de) Strahlformungsverfahren
DE19548941C2 (de) Adaptives Polarisationsdiversitysystem
DE60308193T2 (de) Gruppenempfänger mit subarraysauswahl, verfahren unter verwendung derselben, und empfänger derselben enthaltend
DE60313336T2 (de) Antennengruppe mit virtuellen antennenelementen und zugehörige methode
DE69930527T2 (de) Rake-Empfänger
DE60312491T2 (de) Verbesserte diversitäts-funkkommunikationsvorrichtung
DE69826967T2 (de) System und verfahren zur adaptiven kommunikation unter benutzung von ungleichen gewichtungen von interferenzen und rauschen
DE69434616T2 (de) Mehrwegeempfang unter Verwendung von Matrizenberechnungen und adaptiver Strahlbildung
DE112006001299B4 (de) Verfahren zum Verringern der Störung bei einem Funksystem
AT407807B (de) Verfahren und vorrichtung zur strahlformung
WO2003069832A1 (de) Methode zum beamforming eines mehrnutzempfängers mit kanalschätzung
DE69936682T2 (de) Basistation und Funkübertragungsverfahren mit Empfängsdiversität
DE102011004257B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Antennendiversitätsempfang
EP1125376B1 (de) Verfahren und funkstation für die übertragung von vorverzerrten signalen über mehrere funkkanäle
DE102011000686A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Auswahl eines Weges aus einem geschätzten Verzögerungsprofil eines Funksignals
DE60214886T2 (de) Parameterschätzung für adaptives antennensystem
DE102011004259B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Antennendiversitätsempfang
EP1224749B1 (de) Strahlformung in einem funk-kommunikationssystem
DE19943687C1 (de) Verfahren und Anordnung zur Strahlformung eines Rake-Empfängers für den Ein-Nutzer-Empfang für den Uplink-Kanal in Mobilfunksystemen
DE102011056359A1 (de) Empfänger
DE10026076C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Auswerten eines Uplink-Funksignals
WO2005025086A1 (de) Verfahren zum übertragen von signalen in einem funkkommunikationssystem sowie entsprechende sendestation und empfangsstation

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CR CU CZ DK DM EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000972580

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000972580

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 2000972580

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000972580

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP