DE60031893T2

DE60031893T2 - Kommunikationseinrichtung mit übertragungs-diversity

Info

Publication number: DE60031893T2
Application number: DE60031893T
Authority: DE
Inventors: Fujitsu Limited Yoshinori Kawasaki-shi TANAKA
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: EP1603253B1; EP1315311A4; JP4176463B2; DE60037545D1; EP1612966A1; DE60037465T2; EP1315311A1; DE60037465D1; EP1612966B1; WO2002015433A1; DE60031893D1; DE60037545T2; EP1603253A1; EP1315311B1; US7099634B2; US20030124995A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein übertragendes Mehrwege-Kommunikationsgerät.
Hintergrundstand der Technik
Ein Mehrwege-Übertragen bei W-CDMA, welches das Mobilkommunikationssystem der dritten Generation ist, wendet ein Verfahren an, das zwei Sendeantennen verwendet.
1 zeigt eine Beispielkonfiguration eines übertragenden Mehrwege-Systems, das zwei Sendeantennen verwendet.
Wechselseitig orthogonale Pilotmuster P₁ und P₂ werden von zwei Sendeantennen 1 bzw. 2 als Pilotsignale übertragen und Kanalimpuls-Antwortvektoren h ₁ und h ₂ von jeder Antenne einer Basisstation bis hin zu den Empfangsantennen einer mobilen Station werden durch Korrelieren jeden bekannten Pilotmusters mit einem eingehenden Pilot an der Empfangsseite der mobilen Station geschätzt.
Eine Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 10 berechnet und quantisiert den Amplituden-/Phasen-Steuerungsvektor (Wichtungsvektor) w = [w₁, w₂] jeder Sendeantenne der Basisstation, der die Leistung P maximiert, die durch die folgende Gleichung (1) unter Verwendung dieser Kanal-Schätzwerte ausgedrückt wird. Dann multiplext eine Multiplexeinheit 10 die quantisierten Wichtungsfaktoren mit einem Uplink-Kanalsignal (Uplink – Anbindung nach oben) als Rückkopplungs-Information und überträgt das Signal zu der Basisstation. Da es jedoch keine Notwendigkeit gibt, beide Werte w₁ und w₂ zu übertragen, ist es akzeptabel, lediglich einen Wert w₂ zu übertragen, der durch Zuweisen von w₁ = 1 erhalten wird. P = w HHHHw (1) H = [h 1, h 2] (2)
In Gleichung 2 sind h ₁ und h ₂ die Kanalimpuls-Antwortvektoren von den Sendeantennen 1 bzw. 2 und das hochgestellte H an H^H und w^H zeigt die Hermitesche Konjugation von H bzw. w an. Falls angenommen wird, dass eine Impulsantwortlänge L ist, wird der Kanalimpuls-Antwortvektor wie folgt ausgedrückt. h 1 = [hi1, hi2, ..., hiL] (3)
Daher wird im Fall von zwei Sendeantennen Gleichung (1) auf Grundlage der folgenden algebraischen Berechnung berechnet.
Zur Zeit der Übergabe wird ein Wichtungsvektor w, der die folgende Gleichung maximiert, statt der Gleichung (1) berechnet. P = wH(HH 1H1 + HH 2H2 + ...)w (4)
In Gleichung 4 ist H_K ein Kanalimpuls-Antwortsignal von der k-ten Basisstation.
Dann extrahiert die Rückkopplungs-Informations-Extraktionseinheit 12 an der Übertragungsseite w₂ (in diesem Fall wird w₁ = 1 angenommen), das von einer mobilen Station übertragen wird, aus einem eingehenden Signal und eine Amplituden-/Phasensteuerungseinheit 13 multipliziert ein Datensignal mit w₂, das von der Sendeantenne 2 übertragen werden soll. In dieser Weise wird die Verminderung sowohl der Amplitude als auch der Phase von Signalen, die von den Sendeantennen 1 und 2 empfangen werden, die von der Empfangsseite empfangen werden, im Voraus korrigiert und von der Übertragungsseite übertragen.
Bei W-CDMA sind zwei Verfahren vereinbart: Modus 1 zum Quantisieren des Wichtungskoeffizienten w₂ in ein Bit und Modus 2 zum Quantisieren von w₂ in vier Bits. Beim Modus 1 ist, da die Steuerung durch Übertragen eines Bits an Rückkopplungs-Information für jeden Schlitz ausgeübt wird, die Steuerungsgeschwindigkeit hoch. Da jedoch die Quantisierung grob ist, ist eine genaue Steuerung unmöglich. Im Modus 2 ist, da die Steuerung durch Übertragung von vier Informationsbits ausgeübt wird, eine genauere Steuerung möglich. Im Modus 2 jedoch kann, da lediglich ein Bit für jeden Schlitz übertragen werden kann und die Rückkopplungs-Information von einem Wort für alle vier Schlitze übertragen wird, die Steuerung nicht das Abklingen im Falle einer hohen Abkling-Frequenz verfolgen, und die Amplituden-/Phasen-Charakteristik vermindert sich. Wie oben beschrieben weisen, falls die Signalübertragungsrate eines Uplink-Kanals von einer mobilen Station zu einer Übertragungsstation zum Übertragen von Rückkopplungs-Information begrenzt ist, weisen Steuerungsgenauigkeit und Abkling-Verfolgungsgeschwindigkeit eine inverse Beziehung auf.
Die Ausgabe-99-Beschreibung eines W-CDMA Standards berücksichtigt keinen Fall, bei dem mehr als zwei Sendeantennen verwendet werden, um die Verminderung der Uplink-Kanalübertragungseffizienz auf Grund von Rückkopplungs-Informationsübertragung zu vermeiden. Falls jedoch die Erhöhung der Rückkopplungs-Information oder die Verminderung der Aktualisierungs-Geschwindigkeit erlaubt wird, kann jedoch die Anzahl von Antennen ebenso auf drei oder mehr erhöht werden. Insbesondere wird gegenwärtig ein Fall, bei dem vier Sendeantennen verwendet werden, extensiv erforscht und entwickelt.
Falls ein übertragendes geschlossene-Schleifen-Mehrwege-System auf die Funkbasisstationen eines zellularen Mobilkommunikationssystems angewendet wird, leidet ein Signal von jeder Sendeantenne unabhängig an Abklingen und idealer Weise wird die gleiche Phasenkombination an der Antennenposition der mobilen Station durchgeführt. Daher kann eine Mehrwege-Verstärkung entsprechend der Anzahl von Sendeantennen erhalten werden und die Verstärkung kann ebenso durch die Kombination verbessert werden. Demgemäß wird die Empfangscharakteristik verbessert und die Anzahl von Benutzern, die in einer Zelle untergebracht sind, kann ebenso erhöht werden. „Idealer Weise" meint einen Fall, bei dem es weder einen Übertragungsfehler von Rückkopplungs-Information, eine Steuerungsverzögerung, einen Kanalantwort-Schätzfehler noch einen Quantisierungsfehler eines Steuerungsbetrags gibt. In der Realität nimmt die Charakteristik auf Grund dieser Faktoren im Vergleich zu derjenigen des idealen Falles ab.
Um eine Mehrwege-Verstärkung entsprechend zu der Anzahl von Antennen zu erhalten, müssen die Antennenabstände (die Abstände zwischen den Antennen) groß sein, so dass eine Abkling-Korrelation ausreichend niedrig wird. Um im Allgemeinen die Abkling-Korrelation unter einen ausreichend niedrigen Pegel in der Funkbasisstation eines zellularen Mobilkommunikationssystem zu drücken, müssen die Antennenabstände ungefähr 20 Wellenlängen betragen. Da im 2 GHz-Band eine Wellenlänge annähernd 15 cm beträgt, müssen die Antennen annähernd 3 Meter getrennt installiert werden. Falls sich daher die Anzahl von Sendeantennen erhöht, wird ein Gebiet groß, das benötigt wird, um die Antennen zu installieren und es wird schwierig die Antennen auf dem Dach eines Gebäudes oder Ähnlichem zu installieren, welches ein Problem darstellt. Die Mehrwege-Verstärkung sättigt, wenn sich die Anzahl von Sendeantennen erhöht. Wenn daher die Anzahl von Sendeantennen einen bestimmten Wert erreicht, kann die Mehrwege-Verstärkung nicht weiter verbessert werden, selbst wenn die Anzahl von Sendeantennen weiter erhöht wird.
Wenn die Anzahl von Sendeantennen erhöht wird, erhöht sich eine Informationsmenge, die zurückgespeist werden muss, da die Rückkopplungs-Information an jede Antenne übertragen werden muss. Daher vermindert sich in diesem Fall die Übertragungseffizienz eines Uplink-Kanals auf Grund der Rückkopplungs-Informationsübertragung oder die Steuerung der Übertragungs-Mehrwege kann das Hochgeschwindigkeits-Abklingen nicht verfolgen. Als ein Ergebnis nimmt die Charakteristik ab, welches ein anderes Problem darstellt.
In dem Dokument „Advanced closed loop Tx diversity concept" (Eigenbeamformer), 3GPP TSG RAN WG 1, 4.–7. Juli 2000, XP-002169992 wird eine Technologie zum Erreichen einer Langzeitsteuerung und einer Kurzzeitsteuerung unter Verwendung von Eigenbeams beschrieben.
In dem Dokument „An extension of closed loop Tx diversity mode 1 for multiple Tx antennas", 3GPP TSG RAN WG1, vom 22.–25. Mai 2000, SP-002305498, wird eine geschlossene Tx-Diversität erläutert, um die Downlink-Leistungsfähigkeit zu verbessern. Dieses Dokument erläutert eine Technologie, die mit der Erzeugung eines Rückkopplungsbefehls verknüpft ist.
Offenbarung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein übertragendes Mehrwege-Kommunikationsgerät zum Unterdrücken der Erhöhung von Uplink-Rückkopplungs-Information bereitzustellen, falls die Anzahl von Sendeantennen erhöht wird, die Verminderung einer Charakteristik im Falle einer hohen Abkling-Frequenz zu unterdrücken und einen kleinen Antenneninstallationsraum in der Basisstation zu benötigen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Basisstation zum Übertragen von Signalen unter Verwendung eines übertragenden Mehrwege-Verfahrens zu einer mobilen Station und zum Steuern der übertragenen Signale gemäß einer Information von der mobilen Station bereitgestellt, wobei die Basisstation dadurch charakterisiert ist, dass diese umfasst: eine Antennenvorrichtung der Basisstation, die aus einer Vielzahl von Antennengruppen zusammengesetzt ist, wobei jede Gruppe aus einer Vielzahl von Antennen besteht, die nah zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Antennen hoch ist, und die Antennengruppen getrennt zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Gruppen niedrig ist; und eine Steuervorrichtung der Basisstation zum Empfangen sowohl erster Steuerinformation zur Intra-Gruppenantennensteuerung mit einer vorgeschriebenen Übertragungsraterate als auch zweiter Steuerinformation zur Inter-Antennengruppensteuerung mit einer höheren Übertragungsrate als die vorgeschriebene Übertragungsrate, die von einem Mobilfunkendgerät übertragen wird, und zum Steuern einer Phase eines Signal, das durch die Antennenvorrichtungen übertragen wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mobile Station für ein übertragendes Mehrwege-Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei das System eine Basisstation zum Übertragen von Signalen unter Verwendung eines übertragenden Mehrwege-Verfahrens an eine mobile Station und zum Steuern der übertragenen Signale gemäß einer Information von der mobilen Station umfasst, wobei die mobile Station dadurch gekennzeichnet ist, dass diese umfasst:
eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen eines Signals, das von einer Antennenvorrichtung der Basisstation übertragen wird, die aus einer Vielzahl von Antennengruppen zusammengesetzt ist, wobei jede Gruppe aus einer Vielzahl von Antennen besteht, die nah zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Antennen hoch ist, und die Antennengruppen getrennt zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Gruppen niedrig ist; und
einer Antennenspezifizierungsvorrichtung zum Identifizieren einer Antenne, die das empfangene Signal übertragen hat; und
eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen erster Steuerinformation über die Intra-Gruppenantennensteuerung des empfangenen Signals an die Basisstation mit einer vorgeschriebenen Übertragungsrate und zum Übertragen zweiter Steuerinformation über die Inter-Gruppenantennensteuerung des empfangenen Signals an die Basisstation mit einer höheren Übertragungsrate als die vorgeschriebene Übertragungsrate.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein übertragendes Mehrwege-Kommunikationsverfahren zur Verwendung in einem System einschließlich einer Basisstation zum Übertragen von Signalen unter Verwendung eines übertragenden Mehrwege-Verfahrens zu einer mobilen Station und zum Steuern der übertragenen Signale gemäß einer Information von der mobilen Station bereitgestellt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses umfasst:
Bereitstellen einer Vielzahl von Antennengruppen der Basisstation, wobei jede Gruppe aus einer Vielzahl von Antennen besteht, Anordnen der Antennen in der gleichen Gruppe nah zueinander, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Antennen hoch ist, und Anordnen der Antennengruppen getrennt zueinander, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Gruppen niedrig ist; und
Empfangen an der Basisstation sowohl der ersten Steuerinformation für die Intra-Gruppenantennensteuerung mit einer niedrigen Übertragungsrate als auch der zweiten Steuerinformation für die Inter-Antennengruppensteuerung mit einer hohen Übertragungsrate als die vorgeschriebene Übertragungsrate, die von einem Mobilfunkendgerät übertragen wird und Steuern der Phase eines Signals, das von der Antennenvorrichtung übertragen wird.
Das übertragende Mehrwege-Kommunikationsgerät der vorliegenden Erfindung umfasst eine übertragende Mehrwege- Basisstation zum Steuern von Übertragungssignalen gemäß einer Information von einer mobilen Station. Das übertragende Mehrwege-Kommunikationsgerät umfasst eine Antenneneinheit, die aus einer Vielzahl von Antennengruppen zusammengesetzt ist, wobei jede aus einer Vielzahl von Antennen besteht, die nah zu einander lokalisiert sind, so dass die Abkling-Korrelation zwischen den Antennen in der gleichen Gruppe hoch ist, und die Gruppen getrennt voneinander lokalisiert sind, so dass die Abkling-Korrelation zwischen den Gruppen niedrig ist, und eine Steuereinheit, die sowohl die erste Steuerinformation über eine Intra-Gruppen-Antennensteuerung mit einer niedrigen Übertragungsrate, die von einer mobilen Station übertragen wird, als auch die zweite Steuerinformation über eine Inter-Gruppen-Antennensteuerung empfängt und die Phase eines Signals steuert, das von der Antenneneinheit übertragen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, falls eine Signalsteuerung auf ein übertragendes geschlossene-Schleifen-Mehrwege-System mit dem gleichen Verfahren wie in dem herkömmlichen Fall angewendet wird, bei dem zwei Sendeantennen verwendet werden, durch Erhöhen der Anzahl von Sendeantennen, das Verfolgen der Abkling-Fluktuationen und der Übertragungssignal-Steuerungsleistungsfähigkeit vor dem Vermindern auf Grund der Erhöhung einer Informationsmenge gehindert werden, die von einer mobilen Station zu einer Basisstation übertragen werden soll.
Insbesondere muss gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Antenneneinheit einer Basisstation aus einer Vielzahl von Antennengruppen zusammengesetzt ist, von denen jede aus einer Vielzahl von Antennen besteht, und jede Intra-Gruppenantenne und jede Antennengruppe derart aufgestellt ist, dass die Abkling-Korrelation innerhalb einer Gruppe hoch ist und derart, dass die Abkling-Korrelation zwischen den Gruppen niedrig ist, lediglich Übertragungssignal-Steuerungsinformation zwischen den Gruppen bei einer hohen Geschwindigkeit von einer mobilen Station zu einer Basisstation übertragen werden und Übertragungssignal-Steuerungsinformation innerhalb einer Gruppe kann relativ langsam sein. Daher kann die übertragende Mehrwege-Leistungsfähigkeit durch effizientes Ausnutzen der begrenzten Übertragungsrate einer Aufwärts-Leitung von einer mobilen Station zu der Basisstation verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Beispielkonfiguration eines Mehrwege-Übertragungssystems, das zwei Sendeantennen verwendet.
2 zeigt die Systemkonfiguration der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Beispielkonfiguration der Sendeantennen einer Basisstation gemäß der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt die Konfiguration einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Beispiel eines Downlink-Pilotsignalmusters in der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt sowohl eine Beispielkonfiguration von Basisstations-Sendeantennen und eine Antennensteuerungsinformation gemäß der bevorzugten Ausführung.
7 zeigt einen Hüll-Korrelationseffizienten, der erhalten wird, wenn die Winkeldispersion Δφ eines Eingabesignals, das an einer Basisstation in einer Makrozellen-Umgebung erhalten wird, annähernd 3 ist.
8 zeigt ein Beispiel des Übertragungsformats von Rückkopplungs-Information in der bevorzugten Ausführung (Nr. 1).
9 zeigt ein Beispiel des Übertragungsformats der Rückkopplungs-Information in der bevorzugten Ausführung (Nr. 2).
10 zeigt ein Beispiel des Übertragungsformats der Rückkopplungs-Information in der bevorzugten Ausführung (Nr. 3).
11 zeigt ein Beispiel des Übertragungsformats der Rückkopplungs-Information in der bevorzugten Ausführung (Nr. 4).
12 zeigt eine Beispielkonfiguration einer mobilen Station zum Übertragen von Rückkopplungs-Information zu einer Basisstation gemäß der in den 8–11 gezeigten Formate.
13 zeigt eine Beispielkonfiguration einer Basisstation in der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt ein Antennen-Phasendifferenz-Steuerverfahren innerhalb einer Gruppe in der zweiten bevorzugten Ausführung.
15 zeigt die Konfiguration der dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Beste Ausführungsart der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein übertragendes geschlossene-Schleifen-Mehrwege-Verfahren gemäß dem die Funkbasisstation eines zellularen Mobilkommunikationssystems mit einer Vielzahl von Antennenelementen bereitgestellt ist, sowohl unterschiedliche Amplituden- als auch Phasensteuerung über die gleichen Übertragungsdaten gemäß der Rückkopplungs-Information von einer mobilen Station durchgeführt wird und eine Vielzahl von Datenstücken unter Verwendung unterschiedlicher Antennen übertragen wird. An der Seite der mobilen Station werden die Amplituden-/Phasen-Steuerungsbeträge unter Verwendung eines Abwärts-Pilotsignals bestimmt; Rückkopplungs-Information, die die Amplituden-/Phasen-Steuerungsbeträge anzeigt, wird mit einem Uplink-Kanalsignal multiplext; und die Daten werden an die Basisstation übertragen.
2 zeigt die Systemkonfiguration der vorliegenden Erfindung.
Die Pilotsignal-Erzeugungseinheit 20 einer Basisstation erzeugt N wechselseitig orthogonale Pilotsignale P₁(t), P₂(t), ..., P_N(t) und die Pilotsignale werden unter Verwendung unterschiedlicher Antennen übertragen. N ist die Anzahl der übertragenden Antennen. Die folgende Beziehung ist zwischen diesen Pilotsignalen aufgestellt. ∫Pi(t)Pj(t)dt = 0 (i ≠ j)
Jedes Pilotsignal leidet sowohl an Amplituden- als auch Phasen-Fluktuationen auf Grund von Abklingen und ein Signal, das durch ein Kombinieren dieser Pilotsignale erhalten wird, wird an die Empfangsantenne 22 einer mobilen Station übertragen. Der Empfänger der mobilen Station schätzt die Kanalimpuls-Antwortvektoren h₁, h₂, ..., h_N eines jeden Pilotsignals durch Berechnen der Korrelation zwischen dem eingehenden Pilotsignal und jedem der P₁(t), P₂(t), ..., P_N(t).
Eine Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 23 berechnet und quantisiert den Amplituden-/Phasen-Steuerungsvektor (Wichtungsvektor) w = [w₁, w₂, ..., w_N]^T jeder Sendeantenne der Basisstation unter Verwendung dieser Kanalimpuls-Antwortvektoren, der die durch Gleichung (5) ausgedrückte Leistung P (die gleiche wie Gleichung (1)) maximiert. Eine Multiplexeinheit 24 multiplext den quantisierten Vektor mit einem Aufwärts-Kanalsignal als Rückkopplungs-Information und überträgt das Signal an die Seite der Basisstation. Jedoch ist es in diesem Fall akzeptierbar, die Werte w₂, w₃, ..., w_N zu übertragen, die durch Zuweisen von w₁ = 1 erhalten werden. P = w HHHHw (5) H = [h 1, h 2, ..., h n] (6)
In Gleichung (6) ist h _i ein Kanalimpuls-Antwortvektor von der Sendeantenne i. Falls angenommen wird, dass eine Impuls-Antwortlänge L beträgt, wird h _i wie folgt ausgedrückt. h i = [hi1, hi2, ..., hil]T (7)
Zur Zeit der Übergabe wird der Wichtungsvektor w, der die folgende Gleichung maximiert, statt der Gleichung (5) berechnet. P = w H(H1 HH1 + H2 HH2 + ...)w (8)
In Gleichung (8) ist H_k ein Kanalimpuls-Antwortsignal von der k-ten Basisstation und ist das Gleiche wie H_K in Gleichung (4).
Die Multiplexeinheit 24 der mobilen Station multiplext den Wichtungsfaktor, der in dieser Art und Weise erhalten wird, mit einem Aufwärts-Übertragungs-Datensignal und der Vektor wird an die Empfangsantenne der Basisstation übertragen. In der Basisstation extrahiert eine Rückkopplungs-Informations-Extraktionseinheit 25 die Rückkopplungs-Information die von der Empfangsantenne empfangen wird, und eine Amplituden-/Phasen-Steuerungseinheit 26 steuert sowohl die Amplitude als auch die Phase, die von jeder Sendeantenne übertragen werden, durch Verwenden eines Wichtungsvektors, der in der Rückkopplungs-Information eingeschlossen ist. Wenn die Basisstation ein Signal überträgt, von dem sowohl die Amplitude als auch die Phase von einer Sendeantenne 21 gesteuert wurde, empfängt die mobile Station das Signal, wie wenn die Fluktuationen auf Grund von Abklingen sowohl der Amplitude als auch der Phase kompensiert worden wären. Daher ist ein optimaler Empfang möglich. Da sich das Abklingen im Zeitverlauf ändert, muss sowohl die Erzeugung als auch die Übertragung von Rückkopplungs-Information in Echtzeit geschehen. Da jedoch sowohl das Übertragungsformat als auch die Übertragungsrate eines Uplink-Datensignals von einer mobilen Station zu einer Basisstation vorbestimmt sind, benötigt es zu viel Zeit, eine große Menge an Information zu übertragen. Daher kann die Steuerung die Abkling-Fluktuationen nicht verfolgen. Um die Abkling-Fluktuationen zu verfolgen, muss die Übertragungsrate der Rückkopplungs-Information hoch sein. Da jedoch die Übertragungsrate eines Uplink-Steuerungskanals begrenzt ist, falls eine Vielzahl von neuen Informationsstücken sequenziell in einem kurzen Zyklus übertragen werden, um die Übertragungs-Mehrwege bei einer hohen Geschwindigkeit zu steuern, wird eine Informationsmenge, die in einer Einmalübertragung umfasst ist, klein (eine Quantisierung wird grob) und hoch genaue Steuerung wird unmöglich.
In der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird jeder Koeffizientenwert in einem Wichtungsvektor berechnet und in einem unterschiedlichen Zyklus zurückgeführt, statt des Berechnens und Zurückführens eines Signals in dem gleichen Zyklus, das von jeder Antenne übertragen wird.
Die Details sind untenstehend beschrieben.
3 zeigt eine Beispielkonfiguration der Sendeantennen einer Basisstation gemäß der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, bauen in einer Basisstation Sendeantennen eine Vielzahl von Gruppen auf, von denen jede aus einer Vielzahl von Antennen besteht. Die Sendeantennen in der gleichen Gruppe sind nahe zueinander lokalisiert, so dass die Abkling-Korrelation zwischen den Antennen hoch ist und die Gruppen sind getrennt zueinander installiert, so dass die Abkling-Korrelation zwischen den Gruppen niedrig ist. Die Abkling-Korrelation ist ein numerischer Wert, der anzeigt wie ähnlich zwei Signale abklingen, die von unterschiedlichen Antennen übertragen werden, wenn die Signale an einer Empfangsseite empfangen werden. Der Dopplereffekt und Ähnliches verursachen Abklingen durch Reflektion an Gebäuden und mobilen Objekten. Falls daher eine Vielzahl von Antennen, die Signale senden, nahe zueinander lokalisiert sind, folgt, dass eine mobile Station die jeweiligen Signale durch ähnliche Wege empfängt. Demgemäß leiden die Signale an ähnlichem Abklingen. In solch einem Fall wird gesagt, dass die Abkling-Korrelation zwischen den Signalen hoch ist. Falls eine Vielzahl von Antennen, die Signale übertragen, getrennt zueinander lokalisiert ist, folgt, dass die jeweiligen Signale unterschiedliche Wege zu einer mobilen Station nehmen, die die Signale empfängt. Daher klingen die Signale unterschiedlich ab und werden dann von der mobilen Station empfangen. In einem solchen Fall wird gesagt, dass die Abkling-Korrelation zwischen den Signalen niedrig ist.
In einer mobilen Station wird ein Antennen-Steuerungsbetrag zwischen Gruppen in einem kürzeren Zyklus als ein Antennen-Steuerungsbetrag innerhalb einer Gruppe berechnet und zu einer Basisstations-Seite als Rückkopplungs-Information übertragen. Signale von Basisstations-Sendeantennen in der gleichen Gruppe haben eine hohe Abkling-Korrelation; die Signale leiden an beinahe dem gleichen Abklingen, jedoch weisen die Signale alle eine Phasendifferenz in Abhängigkeit des Winkels auf, bei dem die Signale die Empfangsantenne der mobilen Station erreichen. Daher weist jeder Kanal-Antwort-Schätzwert, der unter Verwendung der Signale von der Vielzahl von Basisstations-Sendeantennen in der gleichen Gruppe geschätzt wird, eine Phasendifferenz auf, die von dem Winkel der mobilen Station zu der Basisstation abhängt. Obwohl sich diese Werte ändern, wenn sich die mobile Station bewegt, ändern sich die Werte langsam im Vergleich zu Abkling-Fluktuationen. Eine Antenne in jeder Gruppe wird als Referenzantenne bezeichnet und jeder der Steuerungsbeträge der anderen Antennen als die Referenzantenne in der relevanten Gruppe wird durch den Steuerungsbetrag dieser Referenzantenne normalisiert (es wird jeder relative Wert verwendet, der unter Verwendung des Steuerungsbetrages dieser Referenzantenne als eine Referenz berechnet wird). Dieser normalisierte Antennen-Steuerungsbetrag in der Gruppe ändert sich langsam, wenn die mobile Station reist. Daher kann der Steuerungszyklus relativ lang gemacht werden.
Da jedoch jeweilige Signale von Basisstations-Sendeantennen, die zu unterschiedlichen Gruppen gehören, eine niedrige Abkling-Korrelation aufweisen, klingen die Signale unterschiedlich und unabhängig bis zu der Zeit ab, bei der sie die Empfangsantenne der mobilen Station erreichen. Daher ändern sich jeweilige Kanal-Antwort-Schätzwerte (Kanalimpuls-Antwortvektoren), die unter Verwendung jeweiliger Signale aus jeweiligen Referenzwerten geschätzt werden, die zu unterschiedlichen Gruppen gehören, auf Grund der jeweiligen unabhängigen Abkling-Fluktuationen schnell. Ein Antennen-Steuerungsbetrag, der durch Normalisieren des Referenzantennen-Steuerungsbetrags der einen spezifischen Gruppe durch den Referenzantennen-Steuerungsbetrag einer anderen Gruppe erhalten wird, wird als Inter-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag definiert. Da sich jeder Inter-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag schnell auf Grund jeder unabhängigen Abkling-Fluktuation ändert, muss, um die Antennen genau zu steuern, die Steuerung in einem kurzen Zyklus durchgeführt werden.
Die mobile Station muss erkennen, welches Signal von welcher Gruppe kommt. Jedoch ist es ausreichend, jede Antenne mit jedem Pilotsignal in Beziehung zu bringen, das von der Antenne im Voraus übertragen wird. Da Piloten wechselseitig orthogonal zu einander sind, kann eine Empfangsseite durch Prüfen des Pilotsignals genau erkennen, von welcher Antenne das Signal übertragen wird.
Sowohl der Inter-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag F_l,m als auch der Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag G_m,k, die in 3 gezeigt sind, werden wie folgt berechnet. In der oben gegebenen Beschreibung sind N, M und K = N/M die Gesamtzahlen von Antennen, die Anzahl von Antennengruppen bzw. die Anzahl von Antennen in jeder Gruppe. * stellt die komplexe Konjugation dar.
Gesamt-Referenzantenne: Antenne #1
Intra-Gruppen-Referenzantenne: Antenne #((m – 1)K + 1)(m – 1, ..., M)
Da die Abkling-Korrelation innerhalb einer Gruppe hoch ist, kann |G_m,k| = 1 zugewiesen werden. Insbesondere kann berücksichtigt werden, dass die Änderung auf Grund von Abklingen innerhalb einer Gruppe klein ist und es ist ausreichend, lediglich Änderungen in der Phase zu berücksichtigen. Um die Gesamtübertragungsleistung konstant zu halten (= 1,0), muss F_l,m wie folgt normalisiert werden.
Als Nächstes wird die Fluktuationsrate des Abklingens beschrieben. Die Fluktuationsrate wird durch die Doppler-Frequenz ausgedrückt.
In der oben beschriebenen Gleichung ist v die Reisegeschwindigkeit einer mobilen Station und λ ist die Trägerwellenlänge. Falls zum Beispiel eine Trägerwellenlänge 2 GHz beträgt und die Reisegeschwindigkeit einer mobilen Station 60 km/h beträgt, wird f_d ungefähr 111 Hz. Jedoch ändert sich der Ankunftswinkel einer eingehenden Welle da die mobile Station reist. Falls zum Beispiel die mobile Station mit einer Geschwindigkeit von 200 km/h an einer Stelle 200 m voraus reist, ändert sich der Eingabewinkel um ungefähr 15 Grad pro Sekunde. In dieser Art und Weise ist die Abkling-Fluktuationsrate mehrere zehn-Mal bis mehreren hundert-Mal höher als die Fluktuationsrate eines Eingabewinkels. Gemäß dem W-CDMA Standard ist eine Schlitzlänge 666,7 μs und die Aktualisierungsgeschwindigkeit der Rückkopplungs-Information liegt bei 1500 Hz. Falls daher Information über ein Abklingen nicht für jeden Schlitz aktualisiert wird, vermindert sich eine Verfolgungs-Charakteristik. Jedoch gibt es keine Notwendigkeit für Rückkopplungs-Information über einen Eingabewinkel für jeden Schlitz. Zum Beispiel ist es kein Problem, falls die Information alle 15 Schlitze (= ein Rahmen) aktualisiert wird.
Durch Ausnutzen der Differenz in den Fluktuationsraten der oben beschriebenen Steuerungsinformation kann eine Rückkopplungsmenge von Information ohne Leistungsverminderung reduziert werden. Insbesondere wird ein Inter-Gruppen- Antennen-Steuerungsbetrag, der sich mit einer hohen Geschwindigkeit ändert, aktualisiert und in einem kurzen Zyklus zurückgeführt, während jeder Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag, der sich im Vergleich zu dem Inter-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag langsam ändert, in einem längeren Zyklus aktualisiert und zurückgeführt wird. Mit anderen Worten wird, da die Änderung der Inter-Gruppen-Mehrwege-Steuerung mit einer niedrigeren Abkling-Korrelation schneller als die der Datengeschwindigkeit der Rückkopplungs-Information ist, die Frequenz der Aktualisierungen groß gemacht. Da jedoch die Änderung der Intra-Gruppen-Mehrwege-Steuerung mit einer hohen Abkling-Korrelation langsamer als die der Datengeschwindigkeit der Rückkopplungs-Information ist, wird die Frequenz der Aktualisierungen klein gemacht.
Da jeder Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag auf den Winkel der mobilen Station in Bezug zur Basisstation bezogen wurde, wird in einem Makrozellensystem mit einem relativ großen Zellradius die Abweichung eines Eingabewinkels vernachlässigbar klein. Daher kann ein bestimmter Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag ebenso als Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag von anderen Gruppen verwendet werden. Insbesondere kann ein Übertragen lediglich der Intra-Gruppen-Steuerungsinformation von einer spezifischen Gruppe und Steuern der Antennen in den anderen Gruppen unter Verwendung dieser Information eine Menge an Feedback-Information verringern.
4 zeigt die Konfiguration einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Ein Fall, bei dem die Anzahl von Antennen N = 4 und die Anzahl von Antennengruppen M = 2 ist, wird beschrieben. Eine Pilot-Signalerzeugungseinheit 30 erzeugt N = 4 Pilotsignale P₁(t), P₂(t), P₃(t) und P₄(t), und jedes der Signale wird von einer der Sendeantennen 31 übertragen. Diese Pilotsignale sind wechselseitig orthogonale Bitsequenzen.
Jede Sendeantenne 31 überträgt das Pilotsignal zu einer mobilen Station. In der mobilen Station empfängt eine Empfangsantenne 32 die vier Pilotsignale, die von jeder der vier Sendeantennen übertragen werden, und eine Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 33 schätzt den Kanal der Signale, die von jeder Sendeantenne übertragen werden, unter Verwendung des jeweiligen Pilotsignals. Als ein Ergebnis wird der Kanalimpuls-Antwortvektor aus jedem Signal erhalten und ein Wichtungsvektor wird berechnet, der die Gleichung (5) maximiert. Da ein Verfahren zum Berechnen dieses Wichtungsvektors bereits öffentlich bekannt ist, wird die Beschreibung ausgelassen. Wenn der Wichtungsvektor berechnet wird, überträgt die Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 33 den Vektor zu einer Multiplexeinheit 34 als Rückkopplungs-Information. Die Multiplexeinheit 34 multiplext die Rückkopplungs-Information mit einem Aufwärts-Datensignal und überträgt die Information von einer Sendeantenne 35 aus. In einer Basisstation empfängt eine Empfangsantenne 36 das Signal von der mobilen Station und eine Rückkopplungs-Informations-Extraktionseinheit 37 extrahiert die Rückkopplungs-Information aus dem Signal. Die extrahierte Rückkopplungs-Information wird in eine Amplituden-/Phasen-Steuerungseinheit 38 eingegeben, jeder Wichtungskoeffizient w₁, w₂ und w₃, der in der Rückkopplungs-Information umfasst ist, wird mit dem jeweiligen Abwärts-Übertragungs-Datensignal jeder entsprechenden Antenne multipliziert und die Sendeantennen 31 übertragen die Abwärts-Übertragungs-Datensignale. In dieser Art und Weise wird in dieser bevorzugten Ausführung eine geschlossene Schleife zum Durchführen einer übertragenden Mehrwege-Steuerung mit einer Basis- und einer mobilen Station implementiert.
5 zeigt Beispiele eines Downlink-Pilotsignalmusters in dieser bevorzugten Ausführung.
Falls jeder entsprechende Code mit jedem der in 5 gezeigten Pilotsignale P₁ bis P₄ multipliziert wird und die Produkte der gesamten Pilotsignalmuster zusammen addiert werden, wird das Ergebnis „0" erhalten. Insbesondere bilden die Pilotsignale P₁ bis P₄ ein wechselseitig orthogonales Code-Wort.
Die Amplitude und Phase eines jeden Pilotsignals ändern sich unabhängig auf Grund von Abklingen und die Kombination dieser Signale wird von der Antenne einer mobilen Station empfangen. Ein Mobilstationsempfänger kann die Kanal-Antwort-Schätzwerte h₁, h₂, h₃ und h₄ eines jeden Pilotsignals durch Korrelieren der eingehenden Pilotsignale mit entsprechenden Pilotsignalen P₁(t), P₂(t), P₃(t) bzw. P₄(t) erhalten, die im Voraus an der Seite der mobilen Station gespeichert sind, und durch Mitteln der erhaltenen Korrelationen.
6 zeigt sowohl eine Beispielkonfiguration der Basisstations-Sendeantennen gemäß dieser bevorzugten Ausführung als auch Antennen-Steuerungs-Information von diesen.
6A zeigt die Sendeantennenkonfiguration einer Basisstation. Es wird angenommen, dass die Antennen ANT1 und ANT2 Gruppe 1 bilden und die Antennen ANT3 und ANT4 Gruppe 2 bilden. Es wird ebenso angenommen, dass die Antennen ANT1 und ANT3 die Referenzantennen der Gruppe 1 bzw. der Gruppe 2 sind. Es wird ebenso weiter angenommen, dass Antenne ANT1 ebenso die Referenzantenne aller Gruppen 1 und 2 ist. Die Antennen ANT1 und ANT2 sind durch eine Wellenlänge getrennt voneinander lokalisiert. Die Antennen ANT3 und ANT4 sind ebenso voneinander durch eine Wellenlänge getrennt lokalisiert. Die Antennen ANT1 und ANT3 sind durch 20 Wellenlängen getrennt voneinander lokalisiert. Die Antennen ANT2 und ANT4 sind ebenso durch 20 Wellenlängen getrennt voneinander lokalisiert.
Hier wird die räumliche, korrelations-mäßige Charakteristik einer Basisstationsantenne beschrieben.
Falls die Eingabewinkel der Signale von mobilen Stationen gleichförmig verteilt mit der Verteilung Δφ sind, wird der Hüll-Korrelationskoeffizient der Eingabewellen wie folgt ausgedrückt. In der Gleichung stellt d den Abstand zwischen zwei Antennen dar.
Die Winkelverteilung Δφ eines jeden Eingabesignals, das an der Basisstation in einer Makrozellenumgebung beobachtet wird, beträgt ungefähr 3 Grad. 7 zeigt den Hüll-Korrelationskoeffizienten in diesem Fall. Es wird aus 7 erkannt, dass bei d ≈ 19λ die Eingabesignale unkorreliert werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Abkling-Korrelation durch Setzen der Entfernung zwischen Antennengruppen auf annähernd 19 Wellenlängen oder mehr erniedrigt werden. Die Abkling-Korrelation kann ebenso durch Setzen der Entfernung zwischen Antennen in jeder Gruppe auf eine Wellenlänge oder weniger erhöht werden.
Jedoch wird die Abkling-Korrelation durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, so wie zum Beispiel die Höhe, bei der die Antenne installiert ist, die Größe der Antenne und Ähnliches. Daher ist es akzeptierbar, falls die Antennen derart installiert sind, dass die Entfernung zwischen beliebigen zwei Antennen in der gleichen Gruppe annähernd die Wellenlänge eines eingehenden Signals beträgt. Jedoch sollte ein auf dem Gebiet tätiger Fachmann die Entfernung zwischen den Gruppen derart setzen, dass die Abkling-Korrelation in jeder Situation beinahe „0" beträgt.
Die Beschreibung kehrt zurück zu 6. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die Amplitude nicht gesteuert wird und lediglich die Phase gesteuert wird. Insbesondere wird lediglich ein Phasenbetrag ϕ_i durch Zuweisen von a₁ = 1 zu w_i = a_ie^jϕ _i gesteuert. Wie in 6B gezeigt wird jeder Steuerungsbetrag ϕ₁ der Antenne ANT2 durch Verwenden von Antenne ANT1 als eine Referenz, der Steuerungsbetrag ϕ₂ der Antenne ANT4 durch Verwenden der Antenne ANT3 als eine Referenz und der Steuerungsbetrag ϕ₃ der Antenne ANT3 durch Verwenden der Antenne ANT1 als eine Referenz quantisiert und zu der Basisstation als Rückkopplungs-Information übertragen. Falls jeder der Steuerungsbeträge unter Verwendung eines einzelnen Bits quantisiert wird, ist die Einstellung zum Beispiel wie folgt.
In dem Ausdruck ist ϕ_i ^Q ein quantisierter Steuerungsbetrag.
8 bis 11 zeigen Beispiele des Übertragungsformats der Rückkopplungs-Information in dieser bevorzugten Ausführung.
Es wird angenommen, dass, falls ϕ₁ ^Q = 0, die Rückkopplungs-Information b_i = 0 ist und dass, falls ϕ_i ^Q = π, die Rückkopplungs-Information b_i = 1 ist. Wie in 8 gezeigt wird diese Rückkopplungs-Information mit einem Aufwärts-Kanal multiplext, so dass die Übertragungsrate von b₃ höher als die Übertragungsrate von b₁ oder b₂ werden kann und zu einer Basisstation übertragen. Ein Rahmen einer Länge von 10 ms wird aus 15 Schlitzen in Übereinstimmung mit dem W-CDMA-Rahmenformat zusammengesetzt. Dieses Übertragungsformat überträgt Rückkopplungs-Information von einem Bit in jedem Schlitz. Format 1 überträgt sowohl ein b₁ als auch ein b₂ in einem Rahmen und Format 2 überträgt sowohl zwei b₁ als auch zwei b₂ in einem Rahmen.
In der Basisstation wird die Phasensteuerung jeder Sendeantenne unter Verwendung der Rückkopplungs-Information durchgeführt, die in einem Uplink-Kanal empfangen wird. Eine entsprechende Antenne wird direkt durch die Rückkopplungs-Information gesteuert, die in dem direkt vorhergehenden Schlitz empfangen wird. In diesem Fall speichern andere Antennen als die entsprechende Antenne die letzte Rückkopplungs-Information und verwenden die Information für ihre Steuerung.
Jedoch wird die in 6A gezeigte ANT4 nicht nur durch den Steuerungsbetrag d2 gesteuert, sondern ebenso durch den Steuerungsbetrag d3 von ANT3. Insbesondere wird ANT4 häufig durch d3 gesteuert und ebenso weniger häufig durch d2 gesteuert. Diese Beschreibung kann ebenso auf die in 6B gezeigte ANT4 angewendet werden.
Filtern von Rückkopplungs-Information kann ebenso die Anzahl von Übertragungsfehlern und die Anzahl von Quantisierungsfehlern mildern. Zum Beispiel wird zum Filtern ein Verfahren unter Verwendung des durchschnittlichen Wertes des Steuerungsbetrags der Rückkopplungs-Information verwendet, die in dem direkt vorherigen Schlitz empfangen wird, und der Steuerungsbetrag der Rückkopplungs-Information, die in dem Empfangsschlitz vor dem direkt vorherigen Schlitz empfangen wird.
Wie die Rückkopplungs-Information eines Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrages wird ein aktualisierter Steuerungsbetrag jedes Mal übertragen, wenn die Rückkopplungs-Information übertragen wird. Alternativ kann zum Beispiel jedoch in dem gleichen Rahmen die gleiche Rückkopplungs-Information wiederholend übertragen werden. In diesem Fall kann die Anzahl von Übertragungsfehlern in der Basisstation durch Kombinieren einer Vielzahl von Stücken der Rückkopplungs-Information vermindert werden, die in dem Rahmen empfangen werden.
Da sich jeder Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrag auf den Winkel einer mobilen Station zu der Basisstation in einem Makrozellensystem mit einem bis zu einem gewissen Ausmaß großen Zellradius bezieht, ist die Abweichung des Eingabewinkels innerhalb einer Gruppe vernachlässigbar klein. Falls daher Steuerung innerhalb jeder Gruppe unter Verwendung des gleichen Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrags ausgeführt wird, ist dies kein Problem. Daher kann ein Übertragen lediglich der Intra-Gruppen-Steuerungsinformation einer einzelnen spezifischen Gruppe und Steuern anderer Gruppen unter Verwendung dieser Information weiter eine Menge an Rückkopplungs-Information verringern.
9 zeigt ein Rückkopplungs-Informations-Übertragungsformat, das verwendet wird, um lediglich b₁ als Intra-Gruppen-Steuerungsinformation zu übertragen. Format 3 überträgt zwei b₁ in einem Rahmen und Format 4 überträgt vier b₁ in einem Rahmen.
In dieser bevorzugten Ausführung kann ebenso wie die Rückkopplungs-Information eines Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrages ein aktualisierter Steuerungsbetrag jedes Mal übertragen werden, wenn die Rückkopplungs-Information übertragen wird. Alternativ kann zum Beispiel die gleiche Rückkopplungs-Information wiederholend innerhalb des gleichen Rahmens übertragen werden.
Ein anderes Übertragungsformat, in dem ein Steuerungsbetrag, der in einer mobilen Station berechnet wird, unter Verwendung einer Vielzahl von Bits quantisiert wird, wird unten beschrieben.
10 zeigt das Rückkopplungs-Informations-Übertragungsformat, in dem b₁ und b₃ unter Verwendung von drei Bits bzw. vier Bits quantisiert sind. Die Tabellen 1 und 2 aus 11 zeigen die Entsprechung zwischen der Rückkopplungs-Information b₃ eines Inter-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrages und eines Steuerungsbetrages. Tabelle 3 zeigt die Entsprechung zwischen der Rückkopplungs-Information b₁ eines Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrages und eines Steuerungsbetrages.
In diesem Beispiel wird lediglich die Rückkopplungs-Information eines Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsbetrages b₁ unter Verwendung des in 9 gezeigten Formates übertragen. Wie aus den Tabellen 1 und 2 aus 11 klar erkannt werden kann, ist ein Rückkopplungs-Informations-Bit b₃ aus vier Bits zusammengesetzt; drei Bits von b₃(3) bis b₃(1) stellen einen Phasensteuerungsbetrag dar und ein Bit aus b₃(0) stellt ein Amplitudensteuerungsbetrag dar. Das in 10 gezeigte Format 5 umfasst das Rückkopplungs-Informations-Bit b₃ in einem Rahmen. Jedoch werden drei Wörter des Rückkopplungs-Informations-Bits b₁ aus drei Bits von b₁(2) bis b₁(0) zusammengesetzt, die einen Phasensteuerungsbetrag darstellen. Gemäß dem in 10 gezeigten Format 5 werden drei Bits des Rückkopplungs-Informations-Bits b₁ in einem Rahmen verteilt und lokalisiert und alle drei Bits zusammen bilden ein Wort.
12 zeigt eine Beispielkonfiguration einer mobilen Station, die Rückkopplungs-Information zu einer Basisstation gemäß dem in 8 bis 11 gezeigten Formaten überträgt.
Bei Empfang eines Signals von einer Basisstation über ihre Empfangsantenne teilt eine mobile Station das Empfangssignal in zwei Signale und gibt ein Signal und das andere Signal in eine Datenkanal-Entspreizeinheit 41 bzw. eine Pilotkanal-Entspreizeinheit 44. Die Datenkanal-Entspreizeinheit 41 entspreizt das Datenkanalsignal und gibt das Signal an sowohl eine Kanal-Schätzeinheit 42 als auch einen Empfänger 43. Der Empfänger 43 stellt das Downlink-Datensignal, das auf dem Kanal-Schätzergebnis der Kanal-Schätzeinheit 42 basiert, wieder her und präsentiert das Signal einem Benutzer als Sprache oder Daten. Die Pilotkanal-Entspreizeinheit 44 entspreizt das eingehende Signal unter Verwendung eines Pilotkanal-Entspreizcodes und gibt das Signal in eine Kanal-Schätzeinheit 45 ein. Die Kanal-Schätzeinheit 45 korreliert das entspreizte Signal mit jedem Pilotsignalmuster und erhält Kanal-Schätzwerte H = [h ₁, h ₂, h ₃ und h ₄] für Wege von jeder Sendeantenne zu der mobilen Station. Eine Steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 46 berechnet einen Wichtungsvektor, der auf den Kanal-Schätzwerten basiert und bestimmt die Rückkopplungs-Information, die übertragen werden soll. Eine Multiplexeinheit 47 multiplext diese Rückkopplungs-Information mit einem Aufwärts-Steuerungskanal. Eine Datenmodulationseinheit 48 moduliert die Rückkopplungs-Information. Eine Spreiz-Modulationseinheit 49 spreizmoduliert die Rückkopplungs-Information. Dann wird die Rückkoplungs-Information zu der Basisstation von einer Sendeantenne 50 übertragen.
In 13 sind die gleichen Bezugszahlen an den gleichen aufbauenden Komponenten wie denen in 4 angebracht und ihre Beschreibung wird ausgelassen.
In dieser bevorzugten Ausführung verwendet eine Basisstation sowohl Uplink-Rückkopplungs-Information als auch ein Uplink-Kanal-Ankunftsverfahren-Schätzergebnis als Intra-Gruppen-Antennen-Steuerungsinformation. In der Basisstation schätzen die Eingaberichtung-Schätzeinheiten 62 und 63 die Ankunftsrichtung eines eingehenden Signals, das auf einem Uplink-Empfangssignal basiert, das von einer Feldantenne empfangen wird (eine Vielzahl von Antennenelementen, die in der Übertragungs-Mehrwege verwendet werden: Sende-/Empfangsantenne 60). Da die Ankunftsrichtung stark von dem Winkel einer mobilen Station zu einer Basisstation abhängt, ist ein Verfahren zum Setzen der Richtung eines Downlink-Übertragungsstrahls (Richtung, in der die Stärke einer Welle, die von einer Antenne übertragen wird, groß ist) zu dieser Uplink-Signaleingaberichtung bekannt. In einem System jedoch, in dem die Uplink- und Downlink-Frequenzen unterschiedlich sind, erweist sich diese Annahme nicht immer als wahr und hängt von der Ausbreitungsumgebung ab.
Beim Empfang der Uplink-Rückkopplungs-Information über eine Antenne 60 führt eine Empfangsverarbeitungseinheit 61 das Entspreizen und Ähnliches der Uplink-Rückkopplungs-Information durch und leitet die Information zu einer Rückkopplungs-Informations-Extraktionseinheit 37 weiter. Wenn die Rückkopplungs-Informations-Extraktionseinheit 37 einen Steuerungsbetrag aus der Uplink-Rückkopplungs-Information extrahiert, vergleicht eine Amplituden-/Phasen-Steuerungseinheit 38' den Steuerungsbetrag mit dem Ankunftsrichtungs-Schätzwert und bestimmt, entweder den Steuerungsbetrag zu verwenden, der von der Uplink-Leitung empfangen wird oder den Ankunftsrichtungs-Schätzwert. Dann steuert die Einheit 38' die Amplitude/Phase eines Sendesignals.
Wie in 14 gezeigt, wird in dieser bevorzugten Ausführung, falls die Intra-Gruppen-Phasendifferenz nicht innerhalb eines spezifischen Bereichs [θ–Δ, θ–Δ] mit dem Ankunftsrichtungs-Schätzergebnis θ des Uplink-Kanals als Mitte liegt, die Steuerung unter Verwendung lediglich des Ankunftsrichtungs-Schätzergebnisses θ durchgeführt, da der Steuerungsbetrag von der Aufwärts-Rückkopplungs-Information mit einem Uplink-Kanal-Ankunftsrichtungs-Schätzergebnis θ in Beziehung steht. Falls insbesondere der Betrag in der Rückkopplungs-Information zu weit von dem Ankunftsrichtungs-Schätzergebnis θ liegt, wird geurteilt, dass ein Bitfehler oder Ähnliches während der Übertragung der Rückkopplungs-Information aufgetreten ist und die Rückkopplungs-Information wird ungenau. Dann wird die Rückkopplungs-Information verworfen und lediglich die Phase wird durch Verwenden des Ankunftsrichtungs-Schätzergebnisses θ gesteuert.
Alternativ kann ein Steuerungsbetrag in der Uplink-Rückkopplungs-Information der Intra-Gruppen-Phasendifferenz-Information für einen vorgeschriebenen Zeitraum abgetastet werden. Falls geurteilt wird, dass die Varianz der Proben groß ist (insbesondere zum Beispiel, falls die Proben weiter als ein spezifischer, zuvor bestimmter Schwellenwert verteilt sind), kann die Steuerung unter Verwendung lediglich des Ankunftsverfahrens-Schätzergebnisses θ ohne Ausnutzen der Rückkopplungs-Information durchgeführt werden.
15 zeigt die Konfiguration der dritten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
In 15 sind die gleichen Bezugszahlen an die gleichen Komponenten wie diejenigen in 4 angebracht und ihre Beschreibung wird ausgelassen.
In diesem Fall werden die Übertragungsleistungen der Pilotsignale P₁ und P₃ kleiner als die Übertragungsleistungen der Pilotsignale P₂ bzw. P₄ gesetzt. In dieser bevorzugten Ausführung wird dies durch Multiplizieren der Pilotsignale P₂ und P₄ mit einem Koeffizienten α (0 < α ≤ 1) implementiert. Obwohl die Pilotsignale P₂ und P₄ benötigt werden, um Kanalimpuls-Antwortvektoren h ₂ und h ₄ zu schätzen, weisen h ₂ und h ₄ hohe Abkling-Korrelationen zu h ₁ bzw. h ₃ auf. Daher hängen h ₂/h ₁ und h ₄/h ₃, die durch diese normalisiert sind, stark von einem Winkel der mobilen Station zu der Basisstation ab. Da diese Werte langsam im Vergleich mit einer Abkling-Fluktuation fluktuieren, kann die Schätzgenauigkeit durch Aufnehmen eines Langzeit-Mittels der Pilotsignale P₂ und P₄ verbessert werden, selbst falls eine Eingangsleistung an der Seite der mobilen Station niedrig ist. Sowohl ϕ₁ als ϕ₂ werden wie folgt berechnet. ϕ1 = h2/h1, ϕ2 = h4/h3 (12)
Da eine Interferenz von Datensignalen durch Pilotsignale auf einen niedrigen Pegel durch Setzen der Übertragungsleistungen der Pilotsignale P₂ und P₄ auf einen niedrigen Pegel unterdrückt werden kann, kann die Übertragungskapazität erhöht werden.
Da sowohl h ₂/h ₁ und h ₄/h ₃ von dem Winkel der mobilen Station zur der Basisstation abhängen und langsamer fluktuieren als eine Abkling-Fluktuation, kann eine Schätzgenauigkeit durch Aufnehmen eines Langzeitmittels von Pilotsignalen P₂ und P₄ verbessert werden, selbst wenn eine Eingangsleistung niedrig ist. Zum Beispiel können die Schätzwerte ϕ₁(n), ϕ₂(n) und ϕ₃(n) an dem n-ten Schlitz wie folgt berechnet werden. In diesen Gleichungen ist N die geschätzte durchschnittliche Anzahl von Schlitzen der Schätzwerte ϕ₁(n) und ϕ₂(n).
In dieser Art und Weise kann, wenn sowohl ϕ₁ und ϕ₂ durch Verwenden eines N-fachen Zeitmittels (Anzahl von Schlitzen) von ϕ₃ berechnet werden, die gleiche Schätzgenauigkeit wie diejenige von ϕ₃ erhalten werden, selbst wenn α = 1/N. Insbesondere kann im Falle von N = 4, α = 1/4 zugewiesen werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Falls die Anzahl von Sendeantennen durch Ausnutzen von Differenzen in der Fluktuationsrate der Steuerungsinformation erhöht wird, können die folgenden Effekte erhalten werden.

– Die Erhöhung in der Menge an Aufwärts-Rückkopplungs-Information kann unterdrückt werden.
– Die Charakteristik vermindert sich ein wenig im Falle einer hohen Abkling-Frequenz.
– Der Antennen-Installationsraum einer Basisstation kann vermindert werden.

Claims

Basisstation (20, 21, 25, 26) zum Übertragen von Signalen durch Verwenden eines übertragenden Mehrwege-Verfahrens an ein Mobilfunkendgerät (22, 23, 24) und zum Steuern der übertragenen Signale gemäß von Information von dem Mobilfunkendgerät (22, 23, 24), wobei die Basisstation gekennzeichnet ist durch: eine Antennenvorrichtung (21) der Basisstation, die aus einer Vielzahl von Antennengruppen zusammengesetzt ist, wobei jede Gruppe aus einer Vielzahl von Antennen besteht, die nah zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Antennen hoch ist, und die Antennengruppen getrennt zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Gruppen niedrig ist; und eine Steuervorrichtung (26) der Basisstation zum Empfangen sowohl erster Steuerinformation zur Intra-Gruppenantennensteuerung mit einer vorgeschriebenen Übertragungsraterate als auch zweiter Steuerinformation zur Inter-Antennengruppensteuerung mit einer höheren Übertragungsrate als die vorgeschriebene Übertragungsrate, die von einem Mobilfunkendgerät (22, 23, 24) übertragen wird, und zum Steuern einer Phase eines Signal, das durch die Antennenvorrichtungen übertragen wird (21).
Basisstation nach Anspruch 1, und die angepasst ist, Pilotsignale (P₁ ... P_N) an ein Mobilfunkendgerät (22, 23, 24) zur Verwendung von dem Mobilfunkendgerät zu übertragen, um eine Steuerbetrag der Phase zu bestimmen.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (26) angepasst ist, zusätzlich zur Phase ebenso die Amplitude zu steuern.
Basisstation nach Anspruch 3, und die angepasst ist, Pilotsignale (P₁ ... P_N) an ein Mobilfunkendgerät (22, 23, 24) zur Verwendung von dem Mobilfunkendgerät zu übertragen, um Steuerbeträge sowohl der Phase als auch der Amplitude zu bestimmen.
Basisstation nach Anspruch 4, und die angepasst zur Verwendung mit einem Mobilfunkendgerät (23) ist, das angepasst ist, eine Kanalantwort (45) von jeder Antenne an das Mobilfunkendgerät durch Korrelieren eines Pilotsignals von der Basisstation mit einem bekannten Pilotsignal auf einer Mobilfunkendgerätseite und durch Berechnen des Steuerbetrages (46) durch Verwenden dieses Kanalantwort-Schätzwertes abzuschätzen.
Basisstation nach Anspruch 1, die angepasst zur Verwendung mit einem Mobilfunkendgerät (23) ist, das angepasst ist, Information (35; 50) als erste bzw. zweite Steuerinformation an die Basisstation zu übertragen, die den Unterschied in den Kanalantwort-Schätzwerten zwischen jeder Intra-Gruppenantenne der Antennenvorrichtung und einer Referenzantenne und Information, die den Unterschied den Kanalantwort-Schätzwerten zwischen jeder Antennengruppe und einer Referenzantenne einer spezifischen Antennengruppe beschreibt.
Basisstation nach Anspruch 1, und die angepasst zur Verwendung mit einem Mobilfunkendgerät (23) ist, das angepasst ist, Steuerinformation (35; 50) über jede Antennengruppe und Steuerinformation übe eine Intra-Gruppenantenne innerhalb einer spezifischen Antennengruppe an die Basisstation als zweite und bzw. erste Steuerinformation zu übertragen.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung der Basisstation das Übertragen eines Signals von der Basisstation durch Verwenden eines Eingangsrichtungsschätzergebnisses (62, 63) eines nach oben angebundenen Kanalsignals zusätzlich zur ersten und zweiten Steuerinformation steuert.
Basisstation nach Anspruch 8, wobei, wenn die Übertragungssignalsteuerbeträge, die von der ersten und zweiten Steuerinformation erhalten werden, nicht innerhalb eines spezifischen Bereiches mit einem ankommenden Richtungsschätzergebnis des nach oben angebundenen Kanals als Mitte fallen, die Übertragung durch Verwenden des Eingangsrichtungs-Schätzergebnisses gesteuert wird.
Basisstation nach Anspruch 8, wobei wenn die Übertragungssignalsteuerbetragsdispersion, die von der ersten Steuerinformation erhalten wird, größer als ein vorgeschriebener Wert ist, die Übertragung lediglich durch Verwenden eines ankommenden Richtungsschätzergebnisses gesteuert wird.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Steuerung durch ein Filterergebnis durch Verwenden von sowohl der gegenwärtig empfangenen ersten und zweiten Information als auch von einer oder mehreren vorher empfangenen ersten und zweiten Steuerinformationen ausgeübt wird.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Leistung eines Signals, das von einer anderen Antenne als der Referenzantenne übertragen wird, auf einen niedrigeren Pegel als die Leistung eines Signals gesetzt wird, das von einer Referenzantenne jeder Antennengruppe übertragen wird.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung angepasst ist, sowohl die Amplitude und die Phase des Signals zu steuern, das von der Antennenvorrichtung übertragen wurde.
Mobilfunkendgerät (22, 23, 24) für ein Mehrwege-Kommunikationssystem, wobei das System eine Basisstation zum (20, 21, 225, 26) zum Übertragen von Signalen an ein Mobilfunkendgerät durch Verwenden eines übertragenden Mehrwege-Verfahrens und zum Steuern der übertragenen Signale gemäß einer Information von dem Mobilfunkendgerät verwendet, wobei das Mobilfunkendgerät gekennzeichnet ist durch: eine Empfangsvorrichtung (22) zum Empfangen eines Signals, das von einer Antennenvorrichtung (21) der Basisstation übertragen wird, die aus einer Vielzahl von Antennengruppen zusammengesetzt ist, wobei jede Gruppe aus einer Vielzahl von Antennen besteht, die nah zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Antennen hoch ist, und die Antennengruppen getrennt zueinander angeordnet sind, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Gruppen niedrig ist; und eine Antennenspezifizierungsvorrichtung zum Identifizieren einer Antenne, die das empfangene Signal übertragen hat; und eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen erster Steuerinformation über die Intra-Gruppenantennensteuerung des empfangenen Signals an die Basisstation mit einer vorgeschriebenen Übertragungsrate und zum Übertragen zweiter Steuerinformation über die Inter-Gruppenantennensteuerung des empfangenen Signals an die Basisstation mit einer höheren Übertragungsrate als die vorgeschriebene Übertragungsrate.
Übertragendes Mehrwege-Kommunikationsverfahren, zur Verwendung in einem System mit einer Basisstation (20, 21, 25, 26) zum Übertragen von Signalen durch Verwenden eines übertragungenden Mehrwege-Verfahrens an ein Mobilfunkendgerät (22, 23, 24) und zum Steuern der übertragenen Signale gemäß von Information von dem Mobilfunkendgerät (22, 23, 24), wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Bereitstellen einer Vielzahl von Antennengruppen (21) der Basisstation, wobei jede Gruppe aus einer Vielzahl von Antennen besteht, Anordnen der Antennen in der gleichen Gruppe nah zueinander, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Antennen hoch ist, und Anordnen der Antennengruppen getrennt zueinander, sodass die Abklingkorrelation zwischen den Gruppen niedrig ist; und Empfangen an der Basisstation sowohl der ersten Steuerinformation für die Intra-Gruppenantennensteuerung mit einer vorgeschriebenen Übertragungsrate als auch der zweiten Steuerinformation für die Inter-Antennengruppensteuerung mit einer höheren Übertragungsrate als die vorgeschriebene Übertragungsrate, die von einem Mobilfunkendgerät übertragen wird und Steuern der Phase eines Signals, das von der Antennenvorrichtung übertragen wird.