DE69727245T2

DE69727245T2 - Verfahren und vorrichtung zur gerichteten funkübertragung

Info

Publication number: DE69727245T2
Application number: DE1997627245
Authority: DE
Inventors: Marcos Katz
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: CN1246259A; JP2001519978A; JP4121560B2; AU742496B2; DE69727245D1; EP0963669A1; WO1998036599A1; AU1769097A; EP0965239A1; US6553012B1; NO993895L; CN1123261C; NO993895D0; US6643526B1; ATE258000T1; AU4115397A; JP2001512631A; WO1998036597A1; EP0963669B1; AU742113B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gerichteten Funkkommunikation, bei welcher Signale zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station nur in bestimmten Richtungen übertragen werden können. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ist die Erfindung auf zellulare Kommunikationsnetzwerke anwendbar, welche einen raumgesteuerten Mehrfachzugriff verwenden.
Bei gegenwärtig ausgeführten zellularen Kommunikationsnetzwerken steht eine Basis-Transceiver-Station bzw. Basis-Sende/Empfangs-Station (BTS) zur Verfügung, welche für eine gegebene Mobilstation (MS), welche ein Mobiltelefon sein kann, vorgesehene Signale überall in einer Zelle oder einem Zellsektor überträgt, welche/welcher von der Basis-Transceiver-Station bedient wird. Jedoch wurden nun raumgesteuerte Mehrfachzugriffssysteme (SDMA-Systeme = space division multiple access) vorgeschlagen. Bei einem raumgesteuerten Mehrfachzugriffssystem wird die Basis-Transceiver-Station für eine gegebene Mobilstation vorgesehenen Signale nicht überall in der Zelle oder dem Zellsektor übertragen, sondern wird das Signal nur in der Strahlrichtung übertragen, aus welcher ein Signal von der Mobilstation empfangen wird. SDMA-Systeme können der Basis-Transceiver-Station auch gestatten, die Richtung zu bestimmen, aus welcher von der Mobilstation Signale empfangen werden.
SDMA-Systeme können ermöglichen, dass über bestehende Systeme eine Anzahl von Vorteilen erzielt werden können. Insbesondere kann, da der von der BTS übertragene Strahl nur in einer bestimmten Richtung übertragen werden kann und dementsprechend relativ schmal sein kann, die Leistung des Transceivers beziehungsweise Sende/Empfängers in dem schmalen Strahl konzentriert werden. Es wird angenommen, dass dies in einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis mit sowohl den von der Basis-Transceiver-Station übertragenen Signalen und den von der Basis-Transceiver-Station empfangenen Signalen resultiert. Zusätzlich kann als ein Ergebnis des Gerichtet-Seins der Basis-Transceiver-Station eine Verbesserung des Signal-zu-Störungs-Verhältnisses des von der Basis-Transceiver-Station empfangenen Signals erreicht werden. Darüber hinaus ermöglicht das Gerichtet-Sein der BTS in der Übertragungsrichtung, dass Energie in einen schmalen Strahl konzentriert wird, so dass das von der BTS übertragene Signal sich weit entfernt befindende Mobilstationen mit niedrigeren Leistungspegeln erreichen kann, als von einer herkömmlichen BTS gefordert. Dies kann ermöglichen, dass Mobilstationen bei größeren Entfernungen von der Basis-Transceiver-Station erfolgreich arbeiten können, was wiederum bedeutet, dass die Größe jeder Zelle oder jedes Zellsektors des zellularen Netzwerks erhöht werden kann. Als eine Konsequenz der größeren Zellengröße kann auch die Anzahl an geforderten Basisstationen reduziert werden, was zu niedrigeren Netzwerkkosten führt. SDMA-Systeme erfordern im Allgemeinen eine Anzahl an Antennenelementen um die geforderte Vielzahl an verschiedenen Strahlrichtungen zu erzielen, in welchen Signale übertragen und empfangen werden können. Das zur Verfügung Stellen einer Vielzahl von Antennenelementen erhöht die Empfindlichkeit der BTS auf empfangene Signale. Dies bedeutet, dass größere Zellengrößen den Empfang von Signalen durch die BTS von Mobilstationen nicht nachteilig beeinflussen.
SDMA-Systeme können auch die Kapazität des Systems erhöhen, das heißt, es wird die Anzahl an Mobilstationen erhöht, welche von dem System gleichzeitig unterstützt werden können. Dies hat seinen Grund in der gerichteten Art der Kommunikation, was bedeutet, dass die BTS eine geringere Störung bzw. Interferenz von Mobilstationen in anderen Zellen aufnehmen wird, welche die selbe Frequenz verwenden. Die BTS wird beim Kommunizieren mit einer gegebenen Mobilstation in der zugehörigen Zelle eine geringere Störung zu anderen Mobilstationen in anderen Zellen erzeugen, welche die selbe Frequenz verwenden.
Schließlich wird angenommen, dass SDMA-Systeme ermöglichen werden, dass die selbe Frequenz gleichzeitig Verwendung findet, um zu zwei oder sogar mehr verschiedenen Mobilstationen zu übertragen, welche an verschiedenen Orten innerhalb derselben Zelle angeordnet sind. Dies kann zu einer signifikanten Erhöhung des Verkehrsaufkommens führen, welches von zellularen Netzwerken übertragen werden kann.
SDMA-Systeme können in analogen und digitalen zellularen Netzwerken ausgeführt werden, und können in die verschiedensten bestehenden Standards, wie beispielsweise GSM, DCS 1800, TACS, AMPS und NMT, aufgenommen werden. SDMA-Systeme können auch in Verbindung mit anderen vorhandenen Mehrfachzugriffstechniken, wie beispielsweise Techniken des zeitgesteuerten Mehrfachzugriffs (TDMA = time division multiple access), des codegesteuerten Mehrfachzugriffs (CDMA = code division multiple access) und des frequenzgesteuerten Mehrfachzugriffs (FDMA = frequency division multiple access) Verwendung finden.
Ein Problem mit SDMA-Systemen besteht darin, dass die Richtung, in welche Signale zu einer Mobilstation übertragen werden sollten, bestimmt werden muss. Unter bestimmten Umständen wird ein relativ schmaler Strahl Verwendung finden, um ein Signal von einer Basis-Transceiver-Station an eine Mobilstation zu senden. Daher muss die Richtung der Mobilstation einigermaßen genau festgesetzt werden. Wie bekannt ist, wird ein Signal von einer Mobilstation im Allgemeinen mehreren Pfaden zu der BTS folgen. Eine derartige Vielzahl an Pfaden wird im Allgemeinen als Mehrfachpfade bezeichnet. Ein von der Mobilstation übertragenes gegebenes Signal kann dann aufgrund dieses Mehrfachpfadeffekts von der Basis-Transceiver-Station aus mehr als einer Richtung empfangen werden.
Im Allgemeinen gründet sich die Entscheidung im Hinblick auf die Strahlrichtung, welche von der BTS zu verwenden ist, um ein Signal an eine Mobilstation zu übertragen, auf Informationen entsprechend dem Datensignalburst, welcher zuvor von der BTS von der gegebenen Mobilstation empfangen wurde. Da sich die Entscheidung auf entsprechend zu nur einem Signalburst empfangene Informationen gründet, können Probleme auftreten, wenn beispielsweise der von der Mobilstation übertragene Datensignalburst mit starker Störung überlagert ist.
Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass die Richtung, in welche ein Signal von der BTS an die Mobilstation zu übertragen ist, auf der Grundlage von aufwärts gerichteten Signalen bestimmt wird, die bei der BTS von der Mobilstation empfangen werden. Jedoch sind die Frequenzen der von der Mobilstation an die BTS übertragenen abwärts gerichteten Signale verschieden von den Frequenzen, die für die von der BTS an die Mobilstation übertragenen Signale Verwendung finden. Der Unterschied der bei den aufwärts gerichteten und abwärts gerichteten Signalen verwendeten Frequenzen bedeutet, dass das Verhalten des Kanals in der aufwärts gerichteten Richtung verschieden von dem Verhalten des Signals in der abwärts gerichteten Richtung sein kann. Folglich wird die für die aufwärts gerichteten Signale bestimmte optimale Richtung nicht immer die für die abwärts gerichteten Signale optimale Richtung sein.
Ein Verfahren zum Übertragen eines Pilotsignals bei einem zellularen Funksystem mit codegesteuertem Mehrfachzugriff ist in WO 96/37969 offenbart. Das Verfahren umfasst ein Empfangen einer Vielzahl an Signalen von einer zweiten Station an einer ersten Station, Bestimmen eines Werts eines Parameters für jedes empfangene Signal, und Auswählen des Werts eines Parameters für ein in Abhängigkeit von dem Wert des Parameters des empfangenen Signals zu übertragenden Signals. Dieses Verfahren sucht kontinuierlich nach dem besten Signal und bestimmt die Art der Funkumgebung mittels einer Vielzahl an Phaseneinrichtungen. In US 5515378 ist ein Verfahren einer gerichteten Funkkommunikation auf der Grundlage von ähnlichen Prinzipien offenbart.
Es ist daher ein Ziel von bestimmten Ausführungsbeispielen der Erfindung diese Schwierigkeiten zu beheben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, wird ein Verfahren zur gerichteten Funkkommunikation zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station zur Verfügung gestellt, mit den Schritten:
Empfangen einer Vielzahl an aufeinanderfolgenden Signalen von der zweiten Station an der ersten Station, wobei jedes der Signale aus zumindest einer einer Vielzahl an unterschiedlichen Richtungen empfangbar ist;
Bestimmen des Werts von zumindest einem Parameter für jedes einer Vielzahl an sequenziellen Signalen aus den aufeinanderfolgenden Signalen, die an der ersten Station von der zweiten Station empfangen wurden; und
Auswählen des Werts von zumindest einem Parameter für ein von der ersten Station an die zweite Station zu übertragendes Signal, wobei der Wert des zumindest einen Parameters des mittels der ersten Station zu übertragenden Signals in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert des zumindest einen Parameters der Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahlschritt ein Anwenden eines Gewichtungsmusters auf die von der Vielzahl an sequenziellen Signalen bereitgestellten Werte aufweist.
Durch Zugrundelegen eines Parameters des von der zweiten Station an die erste Station zu übertragenden Signals auf den Parameter einer Vielzahl an zuvor von der ersten Station empfangenen Signalen können die beispielsweise durch starke Störung verursachten Probleme in dem zuletzt bzw. am jüngsten bzw. kürzlichsten empfangenen Signal reduziert werden.
Vorzugsweise weist der Schritt des Bestimmens eines Werts von zumindest einem Parameter ein Bestimmen der oder jeder Richtung für jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen auf, und der Auswahlschritt weist ein Auswählen von zumindest einer Richtung für die Übertragung eines Signals von der ersten Station an die zweite Station auf, wobei die zumindest eine Richtung in Abhängigkeit von den bestimmten Richtungen für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird. Durch Zugrundelegen der oder jeder Richtung, in welche ein Signal von der ersten Station an die zweite Station zu übertragen ist, auf eine Vielzahl an von der zweiten Station empfangenen Signalen wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ein von der ersten Station übertragenes Signal von der zweiten Station empfangen wird.
Alternativ und/oder zusätzlich weist der Schritt des Bestimmens eines Werts von zumindest einem Parameter ein Bestimmen der Stärke jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen auf, und der Auswahlschritt weist ein Auswählen der Stärke des an die zweite Station zu übertragenden Signals auf, wobei die Stärke des Signals in Abhängigkeit von den bestimmten Stärken für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird. Durch Zugrundelegen der Stärke des von der ersten Station an die zweite Station zu übertragenden Signals auf eine Vielzahl an von der zweiten Station empfangenen Signalen wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Signalstärke auf dem richtigen Pegel sein wird. Ist die Signalstärke zu gering, kann die zweite Station das Signal nicht empfangen, während, wenn die Signalstärke zu hoch ist, das Risiko einer Störung unnötig erhöht ist. Es sollte geschätzt werden, dass bei derartigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei welchen das Signal in einer Vielzahl an verschiedenen Richtungen übertragen wird, die Stärke des Signals in diesen verschiedenen Richtungen verschieden sein kann.
Vorzugsweise weist der Auswahlschritt das Anwenden eines Gewichtungsmusters auf die Vielzahl an sequenziellen Signalen auf. Der Ausdruck Gewichtungsmuster umfasst auch Algorithmen, welche eine Gewichtungsfunktion zur Verfügung stellen. Das Gewichtungsmuster kann ein einheitliches Gewichtungsmuster sein, so dass jedem der Vielzahl an sequenziellen Signalen ein gleiches Gewicht gegeben wird. Alternativ kann das Gewichtungsmuster derart sein, dass den kürzlicher bzw. zu jüngerer Zeit empfangenen Signalen der Vielzahl an sequenziellen Signalen mehr Gewicht gegeben wird, als den weniger kürzlich empfangenen Signalen der Vielzahl an sequenziellen Signalen. Das Gewichtungsmuster kann ein exponentiell oder linear ansteigendes Gewichtungsmuster sein. Diese stellen gerade mal zwei Beispiele von möglichen Mustern dar. Es kann ein beliebiges anderes geeignetes Muster Verwendung finden. Alternativ kann das Gewichtungsmuster durch einen Algorithmus definiert sein. Es sollte anerkannt bzw. wahrgenommen werden, dass das Gewichtungsmuster bei einigen Ausführungsbeispielen auf für die Parameter bestimmte Werte angewendet wird.
Vorzugsweise wählt die Auswahleinrichtung in Abhängigkeit von der Funkumgebung eines einer Vielzahl an Gewichtungsmuster aus. Die Gewichtungsmuster können wie zuvor umrissen ausgeführt sein. Beispielsweise kann in statischen oder sich langsam ändernden Funkumgebungen das einheitliche Gewichtungsmuster Verwendung finden, da es erwartet werden kann, dass die bestimmte der oder jeder Richtung oder Stärke der Vielzahl an sequenziellen Signalen im Allgemeinen die selbe für diese Vielzahl an aufeinanderfolgenden Signalen bleiben wird. Alternativ kann, wenn die Funkumgebung eine sich schnell ändernde Funkumgebung ist, das linear zunehmende oder exponentielle Gewichtungsmuster Verwendung finden. Mit diesen letzteren Mustern wird die zuvor bestimmte der oder jeder Richtung oder Stärke der Vielzahl an empfangenen sequenziellen Signalen einen vernachlässigbaren Einfluss auf die ausgewählte Strahlrichtung haben.
Vorzugsweise weist das Verfahren zudem den Schritt des Definierens einer Vielzahl an Strahlrichtungen zum Übertragen eines Ausstrahlungsstrahls an der ersten Station auf, wobei jede der Strahlrichtungen einzeln auswählbar ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine erste Station zur gerichteten Funkkommunikation mit einer zweiten Station zur Verfügung gestellt, wobei die erste Station aufweist:
eine Empfängereinrichtung zum Empfangen einer Vielzahl an aufeinanderfolgenden Signalen von der zweiten Station, wobei jedes der Signale aus zumindest einer einer Vielzahl an unterschiedlichen Richtungen empfangbar ist;
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Werts von zumindest einem Parameter für jedes einer Vielzahl an sequenziellen Signalen aus den aufeinanderfolgenden Signalen, die an der ersten Station von der zweiten Station empfangen wurden;
eine Überträgereinrichtung zum Übertragen eines Signals von der ersten Station an die zweite Station; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Überträgereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung zum Auswählen des Werts von zumindest einem Parameter für das mittels der Überträgereinrichtung zu übertragende Signal eingerichtet ist, wobei der Wert von zumindest einem Parameter in Abhängigkeit von den bestimmten Werten des zumindest einen Parameters für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zum Anwenden eines Gewichtungsmusters auf die von der Vielzahl an sequenziellen Signalen bereitgestellten Werte eingerichtet ist.
Vorzugsweise ist die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der oder jeder Richtung für jedes der Vielzahl an sequenziellen Signale eingerichtet, und die Steuereinrichtung zum Auswählen von zumindest einer Richtung für die Übertragung des Signals mittels der Überträgereinrichtung eingerichtet, wobei die zumindest eine Richtung in Abhängigkeit von den bestimmten Richtungen für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird. Alternativ oder zusätzlich ist die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Stärke jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen eingerichtet, und die Steuereinrichtung zum Auswählen der Stärke des mittels der Überträgereinrichtung zu übertragenden Signals eingerichtet, wobei die Stärke des Signals in Abhängigkeit von den bestimmten Stärken für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird.
Die Steuereinrichtung kann ausgestaltet sein, um auf die Vielzahl an sequenziellen Signalen ein Gewichtungsmuster anzuwenden.
Die Speichereinrichtung kann zum Speichern der bestimmten Parameter für jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgestattet sein.
Die Empfangseinrichtung und die Überträgereinrichtung können einen Antennenarray bzw. eine Antennenanordnung aufweisen, welche ausgestaltet ist, um eine Vielzahl an Signalstrahlen in einer Vielzahl an verschiedenen Richtungen zur Verfügung zu stellen. Das Antennenarray kann ein gephastes Antennenarray aufweisen, oder kann eine Vielzahl an separaten Antennenelementen aufweisen, welche jeweils angeordnet sind, um einen Strahl in einer definierten Richtung zur Verfügung zu stellen. Es können zwei separate Arrays zur Verfügung gestellt sein, eins zum Empfangen von Signalen und das andere zum Übertragen von Signalen. Alternativ kann ein einzelnes Array zur Verfügung gestellt sein, um sowohl Signale zu empfangen als auch zu übertragen.
Die Überträgereinrichtung kann ausgestaltet sein, um einen Ausstrahlungsstrahl in einer Vielzahl an Strahlrichtungen zur Verfügung zu stellen, wobei jede der Strahlrichtungen einzeln bzw. individuell auswählbar ist. Vorzugsweise ist die Stärke jeder der Strahlrichtungen einzeln auswählbar.
Die Erfindung ist insbesondere auf zellulare Kommunikationsnetzwerke anwendbar. Bei derartigen Netzwerken kann jeweils die erste Station eine Basis-Transceiver-Station und die zweite Station eine Mobilstation sein. Jedoch sollte es wahrgenommen werden, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung auf einen beliebigen anderen Typ eines Funkkommunikationsnetzwerks angewendet werden können, wobei sowohl die erste als auch die zweite Station beide stationär oder beide mobil sein können.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und wie die selbe ausgeführt werden kann, wird nun anhand eines Beispiels ein Bezug auf die beiliegende Zeichnung vorgenommen. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Basis-Transceiver-Station (BTS) und ihrer zugehörigen Zellsektoren;
2 eine vereinfachte Repräsentation eines Antennenarrays und der Basis-Transceiver-Station;
3 das von dem Antennenarray von 2 zur Verfügung gestellte festgelegte Strahlmuster;
4 eine schematische Ansicht eines Teils eines Strahlauswahlabschnitts der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung bzw. Signalprozessors;
5 vier verschiedene Gewichtungsmuster;
6 eine schematische Ansicht der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung von 2;
7 die Kanalimpulsantwort für vier Kanäle, aus den acht Kanälen; und
8a bis 8c jeweils die von dem Speicher 1 gespeicherten Musterauswahldaten, ein von dem räumlich zeitlichen Gewichtungsmusterblock gespeichertes Gewichtungsmuster und die von dem Block berechneten Daten.
Zuerst wird ein Bezug auf 1 vorgenommen, in welcher drei eine Zelle 3 eines zellularen Mobiltelefonnetzwerks definierende Zellsektoren 2 gezeigt sind. Die drei Zellsektoren 2 werden von jeweiligen Basis-Transceiver-Stationen (BTS) 4 bedient. Es stehen drei separate Basis-Transceiver-Stationen 4 an dem selben Ort zur Verfügung. Jede BTS 4 weist einen separaten Transceiver auf, welcher an und von einem jeweiligen Zellsektor der drei Zellsektoren 2 Signale überträgt und empfängt. Folglich steht für jeden Zellsektor 2 eine zugewiesene bzw. dedizierte Basis-Transceiver-Station zur Verfügung. Die BTS 4 ist folglich in der Lage, mit Mobilstationen (MS), wie beispielsweise Mobiltelefonen, zu kommunizieren, welche sich in dem jeweiligen Zellsektor 2 befinden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird in dem Zusammenhang eines GSM-Netzwerks (Global System for Mobile Communications System = Globales System für Mobilkommunikation) beschrieben. Bei dem GSM-System wird ein frequenz-/zeitgesteuertes Mehrfachzugriffssystem (F/TDMA-System) verwendet. Zwischen der BTS 4 und der Mobilstation werden Daten in Signalbursts übertragen. Die Datensignalbursts umfassen eine Trainingssequenz, welche eine bekannte Abfolge von Daten sind. Nachfolgend wird der Zweck der Trainingssequenz beschrieben. Jeder Datensignalburst wird in einem gegebenen Frequenzband in einem vorbestimmten Zeitschlitz in dem Frequenzband übertragen. Die Verwendung eines gerichteten Antennenarrays ermöglicht, dass auch ein raumgesteuerter Mehrfachzugriff erzielt werden kann. Folglich wird bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung jeder Datensignalburst in einem gegebenen Frequenzband, in einem gegebenen Zeitschlitz und in einer gegebenen Richtung übertragen. Ein zugehöriger Kanal kann für einen in der gegebenen Frequenz, in dem gegebenen Zeitschlitz, und in der gegebenen Richtung übertragenen gegebenen Datensignalburst definiert werden. Wie nachfolgend ausführlicher diskutiert werden wird, wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung der selbe Datensignalburst in dem selben Frequenzband, in dem selben Zeitschlitz jedoch in zwei verschiedenen Richtungen übertragen.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Antennenarrays 6 eines BTS 4, welches als ein Transceiver bzw. Sender/Empfänger wirkt. Es sollte wahrgenommen werden, dass das in 2 gezeigte Array 6 nur einen der in 1 gezeigten drei Zellsektoren 2 bedient. Es sind zwei weitere Antennenarrays 6 zur Verfügung gestellt, um die anderen beiden Zellsektoren 2 zu bedienen. Das Antennenarray 6 weist acht Antennenelemente a₁ ... a₈ auf. Die Elemente a₁ ... a₈ sind mit einem Abstand einer halben Wellenlänge zwischen jedem Antennenelement a₁ ... a₈ angeordnet und in der horizontalen Reihe in einer geraden Linie angeordnet. Jedes Antennenelement a₁ ... a₈ ist angeordnet, um Signale zu übertragen und zu empfangen, und kann eine beliebige geeignete Konstruktion aufweisen. Jedes Antennenelement a₁ ... a₈ kann eine Dipol-Antenne, eine Fleck-Antenne oder eine beliebige andere geeignete Antenne sein. Die acht Antennenelemente a₁ ... a₈ definieren zusammen eine gephaste Array-Antenne 6.
Wie bekannt ist, wird jedem Antennenelement a₁ ... a₈ der gephasten Array-Antenne 6 das selbe Signal zugeführt, damit es an eine Mobilstation MS übertragen wird. Jedoch sind die Phasen der den jeweiligen Antennenelementen a₁ ... a₈ zugeführten Signale im Bezug zueinander verschoben. Die Unterschiede in der Phasenbeziehung zwischen den den jeweiligen Antennenelementen a₁ ... a₈ zugeführten Signalen lässt ein gerichtetes Abstrahlungsmuster entstehen. Folglich kann ein Signal von der BTS 4 nur in bestimmten Richtungen in dem Zellsektor 2 übertragen werden, welcher mit dem Array 6 in Zusammenhang steht. Das von dem Array 6 erzielte gerichtete Abstrahlungsmuster ist eine Folge einer konstruktiven und destruktiven Interferenz, welche zwischen den Signalen entsteht, welche in Bezug zueinander phasenverschoben sind, und von jedem Antennenelement a₁ ... a₈ übertragen werden. In dieser Hinsicht wird ein Bezug auf 3 vorgenommen, welche das mit dem Antennenarray 6 erzielte gerichtete Abstrahlungsmuster veranschaulicht. Das Antennenarray 6 kann gesteuert werden, um einen Strahl b₁ ... b₈ in einer beliebigen der in 3 dargestellten acht Richtungen zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise könnte das Antennenarray 6 gesteuert werden, um an die Mobilstation nur in der Richtung des Strahls b₅ oder nur in der Richtung des Strahls b₆ ein Signal zu übertragen. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, ist es auch möglich, die Antennenanordnung 6 zu steuern, um ein Signal in mehr als einer Strahlrichtung zu der gleichen Zeit zu übertragen. Beispielsweise kann ein Signal in die beiden Richtungen übertragen werden, die von dem Strahl b₅ und dem Strahl b₆ definiert werden. 3 ist nur eine schematische Repräsentation der acht möglichen Strahlrichtungen, welche von dem Antennenarray 6 erzielt werden können. In der Praxis wird jedoch tatsächlich eine Überlagerung zwischen benachbarten Strahlen vorhanden sein, um sicherzustellen, dass alle der Zellsektoren 2 von dem Antennenarray 6 bedient werden.
Die relative Phase des an jedem Antennenelement a₁ ... a₈ zu Verfügung gestellten Signals wird durch Butler-Matrix-Schaltkreise 8 derart gesteuert, dass ein Signal in der gewünschten Strahlrichtung oder den gewünschten Strahlrichtungen übertragen werden kann. Die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 stellen folglich eine Phasenverschiebungsfunktion zur Verfügung. Die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 weisen acht Eingänge 10_a _– _h von der BTS 4 und acht Ausgänge auf, wobei einer für jedes Antennenelement a₁ ... a₈ ist. Die von den jeweiligen Eingängen 10_a _– _h empfangenen Signale weisen die zu übertragenden Datensignalbursts auf. Jeder der acht Eingänge 10_a _– _h repräsentiert die Strahlrichtung, in welcher ein gegebener Datensignalburst übertragen werden könnte. Empfangen die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 beispielsweise an dem ersten Eingang 10a ein Signal, legen die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 das am Eingang 10a zur Verfügung gestellte Signal an jedes der Antennenelemente a₁ ... a₈ mit den erforderlichen Phasendifferenzen an, um zu veranlassen, dass der Strahl b₁ erzeugt wird, so dass der Datensignalburst in der Richtung von Strahl b₁ übertragen wird. In ähnlicher Weise veranlasst ein am Eingang 10b zur Verfügung gestelltes Signal, dass ein Strahl in der Richtung von Strahl b₂ erzeugt wird usw.
Wie bereits diskutiert, empfangen die Antennenelemente a₁ ... a₈ des Antennenarrays 6 Signale von einer Mobilstation, sowie sie auch Signale an eine Mobilstation übertragen. Ein von einer Mobilstation übertragenes Signal wird im Allgemeinen von jedem der acht Antennenelemente a₁ ... a₈ empfangen. Jedoch wird eine Phasendifferenz zwischen jedem der von den jeweiligen Antennenelementen a₁ ... a₈ empfangenen Signale vorhanden sein. Die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 sind daher in der Lage, um aus den relativen Phasen der von den jeweiligen Antennenelementen a₁ ... a₈ empfangenen Signale die Strahlrichtung zu bestimmen, aus welcher das Signal empfangen wurde. Die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 weisen folglich acht Eingänge auf, wobei einer von jedem der Antennenelemente a₁ ... a₈ für das von jedem Antennenelement empfangene Signal ist. Die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 weisen auch acht Ausgänge 14a–h auf. Jeder der Ausgänge 14a bis 14h entspricht einer besonderen Strahlrichtung, aus welcher ein gegebener Datensignalburst empfangen werden könnte. Beispielsweise werden, wenn das Antennenarray 6 aus der Richtung von Strahl b₁ ein Signal von einer Mobilstation empfängt, die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 das empfangene Signal an Ausgang 14a ausgeben. Ein empfangenes Signal aus der Richtung von Strahl b₂ wird veranlassen, dass das empfangene Signal von den Butler-Matrix-Schaltkreisen 8 an Ausgang 14b ausgegeben wird usw.. Zusammengefasst werden die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 an den Antennenelementen a₁ ... a₈ acht Versionen desselben Signals empfangen, welche in Bezug zueinander phasenverschoben sind. Aus den relativen Phasenverschiebungen bestimmen die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 die Richtung, aus welcher das empfangene Signal empfangen worden ist, und geben an einem gegebenen Ausgang 14a–h in Abhängigkeit von der Richtung, aus welcher das Signal empfangen worden ist, ein Signal aus.
Es sollte wahrgenommen werden, dass bei einigen Umgebungen ein einzelnes Signal oder Datensignalburst von einer Mobilstation aufgrund der Reflexion des Signals, während es zwischen der Mobilstation und der BTS 4 läuft, aus mehr als einer Strahlrichtung zu kommen scheinen kann, vorausgesetzt, dass die Reflexionen eine relativ breite Winkelspreizung aufweisen. Die Butler-Matrix-Schaltkreise 8 werden an jedem Ausgang 14a–h entsprechend zu jeder der Strahlrichtungen, aus welchem ein gegebenes Signal oder Datensignalburst zu kommen scheint, ein Signal zur Verfügung stellen. Folglich kann der selbe Datensignalburst an mehr als einem Ausgang 14a–h der Butler-Matrix-Schaltkreise 8 zur Verfügung gestellt werden. Jedoch können die Signale an den jeweiligen Ausgängen 14a–h in Bezug zueinander zeitverzögert sein.
Jeder Ausgang 14a–h der Butler-Matrix-Schaltkreise 8 ist mit dem Eingang eines jeweiligen Verstärkers 16 verbunden, welcher das empfangene Signal verstärkt. Für jeden Ausgang 14a–h der Butler-Matrix-Schaltkreise 8 ist ein Verstärker 16 zur Verfügung gestellt. Das verstärkte Signal wird dann von einem jeweiligen Prozessor bzw. einer jeweiligen Verarbeitungseinrichtung 18 verarbeitet, welcher/welche das verstärkte Signal manipuliert, um die Frequenz des empfangenen Signals auf die Grundbandfrequenz zu reduzieren, so dass das Signal von der BTS 4 verarbeitet werden kann. Um dies zu erzielen, entfernt die Verarbeitungseinrichtung 18 die Trägerfrequenzkomponente von dem Eingangssignal. Wieder ist eine Verarbeitungseinrichtung 18 für jeden Ausgang 14a–h der Butler-Matrix-Schaltkreise 8 zur Verfügung gestellt. Das in analoger Form vorliegende empfangene Signal wird dann von einem Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 20 in ein digitales Signal umgewandelt. Es stehen acht A/D-Wandler 20 zur Verfügung, einer für jeden Ausgang 14a–h der Butler-Matrix-Schaltkreise 8. Das digitale Signal wird dann zur weiteren Verarbeitung über einen jeweiligen Eingang 19a–h in eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung 21 eingegeben.
Die digitale Signalverarbeitungseinrichtung 21 weist auch acht Ausgänge 22a–h auf, wobei jeder davon ein digitales Signal ausgibt, welches das an eine gegebene Mobilstation zu übertragende Signal repräsentiert. Der ausgewählte Ausgang 22a–h repräsentiert die Strahlrichtung, in welcher das Signal zu übertragen ist. Das digitale Signal wird von einem Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler) 23 in ein analoges Signal umgewandelt. Für jeden Ausgang 22a–h der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 steht ein Digital-Analog-Wandler 23 zur Verfügung. Das analoge Signal wird dann von einer Verarbeitungseinrichtung 24 verarbeitet, welche eine Modulationseinrichtung ist, welche das zu übertragende Signal auf die Trägerfrequenz moduliert. Vor der Verarbeitung des Signals von der Verarbeitungseinrichtung 24 liegt das Signal bei der Grundbandfrequenz vor. Das resultierende Signal wird dann von einem Verstärker 26 verstärkt und an den jeweiligen Eingang 10a–h der Butler-Matrix-Schaltkreise 8 weitergegeben. Für jeden Ausgang 22a–h der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 steht eine Verarbeitungseinrichtung 24 und ein Verstärker 26 zur Verfügung.
Nun wird ein Bezug auf 4 vorgenommen, welche eine schematische Repräsentation einer Strahlauswahlanordnung 101 zeigt, welche Teil der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 bildet, und welche ausgestaltet ist, um die Strahlrichtung oder die Strahlrichtungen für einen von der BTS 4 an eine gegebene Mobilstation zu übertragenden Datensignalburst auszuwählen. Die Strahlauswahlanordnung 101 weist einen Strahlvorauswahlblock 100 auf. Der Strahlvorauswahlblock 100 bestimmt für jeden von einer gegebenen Mobilstation empfangenen Datensignalburst die oder jede Richtung, aus welcher der gegebene Datensignalburst empfangen ist. Der Strahlvorauswahlblock 100 kann auch die Stärke des in jeder der verschiedenen Richtungen empfangenen Datensignalbursts bestimmen. Der Strahlvorauswahlblock 100 kann ausgestaltet sein, um nur eine beschränkte Anzahl an Strahlrichtungen als repräsentativ für die Richtung auszuwählen, aus welcher ein gegebener Datensignalburst empfangen wird. Beispielsweise kann der Strahlvorauswahlblock 100 eine einzelne Strahlrichtung für jeden Datensignalburst auswählen. Diese einzelne Strahlrichtung entspricht der Richtung, aus welcher das stärkste Signal empfangen wird, oder kann der Richtung entsprechen, aus der der Datensignalburst mit der kleinsten Verzögerung empfangen wird. Natürlich können zwei oder mehr Strahlrichtungen als repräsentativ für die Richtungen ausgewählt werden, aus welchen ein gegebener Datensignalburst empfangen wird. Es können beliebige geeignete Kriterien Verwendung finden, um die Strahlauswahl vorzunehmen. Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Strahlauswahlkriterien beispielweise variiert werden, um Änderungen der Funkumgebung oder Änderungen der Entfernung zwischen der Mobilstation und der Basis-Transceiver-Station zu berücksichtigen.
Die von dem Strahlvorauswahlblock 100 bestimmte Strahlrichtung oder bestimmten Strahlrichtungen werden über Ausgänge 103 an einen Speicher 102 ausgegeben. Zusätzlich können Informationen über die Stärke des in der jeweiligen Strahlrichtung empfangenen Datensignalbursts an den Speicher 102 ausgegeben werden. Der Speicher 102 ist ausgestaltet, um diese Information für die n vorausgehenden Signalbursts zu speichern, welche bei der BTS von der gewünschten Mobilstation empfangen werden. Der Speicher 102 kann in der Form eines FIFO-Registers sein. Folglich werden, wenn die Strahlrichtungs- und Signalstärkeinformationen für den nächsten von der gewünschten Mobilstation empfangenen Datensignalburst bestimmt werden, diese Informationen in dem Speicher 102 gespeichert und die Informationen über den n + 1-ten vorherigen Datensignalburst werden aus dem Speicher entfernt. Mit anderen Worten werden die ältesten Informationen in dem Register hinausgeschoben, um für die neuesten Informationen Platz zu schaffen. Es wird ein Bezug auf 8a vorgenommen, welche ein Beispiel der in dem Speicher 102 gespeicherten Informationen veranschaulicht. Für jeden Strahl ist für einen gegebenen Datensignalburst eine Eins oder eine Null gespeichert. Eine Eins zeigt an, dass der Strahlvorauswahlblock 100 diesen Strahl in dem gegebenen Datensignalburst ausgewählt hat. In dem in 8a gezeigten Beispiel sind von dem Strahlvorauswahlblock 100 für einen gegebenen Datensignalburst drei Strahlen ausgewählt. Beispielsweise wurden für den i-ten Datensignalburst die dritten, vierten und fünften Strahlen ausgewählt, während die ersten, zweiten, sechsten, siebten und achten Strahlen nicht ausgewählt wurden.
Der Speicher 102 weist eine Vielzahl an Ausgängen 104 auf, welche mit einem räumlichen zeitlichen Gewichtungsmusterblock 106 verbunden sind. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind Ausgänge 104 zur Verfügung gestellt. Folglich ist ein Ausgang 104 für die in dem Speicher 102 für jedes der Antennenelemente gespeicherten Informationen zur Verfügung gestellt. Der räumliche zeitliche Gewichtungsmusterblock 106 wendet auf die Informationen ein Gewichtungsmuster an, welche in Bezug auf die K von der gegebenen Mobilstation empfangenen vorangehenden Datensignalburst gespeichert sind.
Es wird ein Bezug auf 8b vorgenommen, welche ein Beispiel eines in Block 106 gespeicherten Gewichtungsmusters veranschaulicht. Wie aus dieser Figur entnehmbar ist, kann das Gewichtungsmuster als acht separate Muster betrachtet werden, eins für jeden Strahl. Zudem kann entnommen werden, dass die Gewichtungsmuster für verschiedene Strahlrichtungen unterschiedlich sind. Beispielsweise wäre das Gewichtungsmuster für den ersten Strahl (0, 0, 0, 0) und für den zweiten Strahl (1, 1, 1, 1). Bei diesem Beispiel wird das Gewichtungsmuster nur auf die vier vorangehenden Datensignalbursts angewendet. Folglich gilt K = 4. Bei diesem Beispiel wendete das Gewichtungsmuster konstante Gewichtungen auf jeden der vier vorangehend empfangenen Datensignalburst für jeden Strahl an, auch wenn die Gewichtungsmuster für jeden Strahl unterschiedlich sind.
Nun wird ein Bezug auf 5 vorgenommen, welche vier Beispiele von Gewichtungsmustern zeigt. Jedoch sollte es anerkannt bzw. wahrgenommen werden, dass diese vier Muster nur Beispiele darstellen. Insbesondere kann ein beliebiges geeignetes Gewichtungsmuster oder Algorithmus Verwendung finden.
5a zeigt ein erstes Gewichtungsmuster, bei welchem alle K vorangehenden Strahlauswahlen für vorangehende Datensignalbursts beim Bestimmen der Strahlrichtung oder Strahlrichtungen, in welche der nächste Datensignalburst von der BTS 4 an die gewünschte Mobilstation zu übertragen ist, gleiche Bedeutungen besitzen. 5b zeigt ein zweites Gewichtungsmuster, wobei je zeitlich näher ein zuvor empfangener Datensignalburst zu dem gegenwärtig empfangenen Datensignalburst ist, desto größer ist sein Einfluss auf die Strahlrichtung oder die für die Übertragung des nächsten Datensignalbursts an die gewünschte Mobilstation ausgewählte Richtung. Mit anderen Worten werden die auf dem K-ten vorherigen Signalburst vorgenommenen Strahlauswahlen einen kleineren Einfluss auf die Entscheidung über die Richtung haben, in welcher der nächste Datensignalburst von der BTS an die gewünschte Mobilstation übertragen wird, verglichen zu dem am kürzlichsten bzw. jüngsten empfangenen Datensignalburst. Das in 5b gezeigte Gewichtungsmuster zeigt ein linear zunehmendes Muster.
Das in 5c gezeigte Gewichtungsmuster ist dahingehend ähnlich zu dem in 5b gezeigten, dass die Informationen über die von der BTS vorgenommenen K-ten vorangehenden Strahlauswahlen eine kleine Wirkung auf die Entscheidung über die Richtung haben, in welcher der nächste Datensignalburst von der BTS an die gewünschte Mobilstation zu übertragen ist. Das in 5c gezeigte exponentiell ansteigende Gewichtungsmuster berücksichtigt folglich nur die Informationen, die von dem Strahlvorauswahlblock 100 nur für die am kürzlichsten empfangenen Datensignalbursts bestimmt werden.
5d zeigt die Grenzsituation, bei der die Auswahl über die Strahlrichtung oder die Strahlrichtungen, in welcher/welche ein Datensignalburst von der BTS an die gewünschte Mobilstation zu übertragen ist, nur auf dem am kürzlichsten bei der BTS von der gewünschten Mobilstation empfangenen Datensignalburst basiert. Dies würde ausgewählt werden, wenn sich die Funkumgebung sehr schnell ändert, so dass die vorangehenden Strahlauswahlen sehr geringen Einfluss auf die gegenwärtige Strahlauswahl haben würden.
Der räumliche zeitliche Gewichtungsmusterblock 106 empfängt eine Eingabe von einem Gewichtungsmuster-Speicherbankblock 108. Dieser Block speichert beispielsweise die vier in 5 gezeigten Muster. Der Gewichtungsmuster-Speicherbankblock kann auch ein beliebiges anderes geeignetes Gewichtungsmuster oder Gewichtungsmusteralgorithmen speichern. In dem letzteren Fall muss das Gewichtungsmuster keiner spezifischen Funktion folgen. Es können ein oder mehrere Gewichtungsmusteralgorithmen zur Verfügung gestellt werden, um die gespeicherten Gewichtungsmuster zu ersetzen. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl an Gewichtungsmustern gespeichert werden. Beispielsweise ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nur ein einziges Gewichtungsmuster oder ein Algorithmus gespeichert, welche ein Gewichtungsmuster definieren.
Der Gewichtungsmuster-Speicherbankblock 108 kann auch ausgestaltet sein, um das geeignetste Gewichtungsmuster für die gegenwärtige Funkumgebung auszuwählen und das Gewichtungsmuster an den räumlichen zeitlichen Gewichtungsmusterblock 106 auszugeben. Ist die Funkumgebung statisch oder ändert sich langsam, dann würde das in 5a gezeigte Muster ausgewählt werden. Folglich haben alle der K vorangehenden Signalbursts eine gleiche Bedeutung beim Bestimmen der Richtung, in welcher der nächste Datensignalburst von der BTS zu übertragen ist. Daher wird der Einfluss bzw. die Wirkung eines Datensignalbursts mit beispielsweise einem großen Interferenzbetrag durch den ausmittelnden Effekt der Betrachtung der K vorangehenden Datensignalburst stark reduziert.
In einer sich schnell ändernden Funkumgebung könnte das in 5b oder 5c veranschaulichte Muster Verwendung finden. Eine sich sehr schnell ändernde Funkumgebung kann auftreten, wenn sich eine Mobilstation sehr schnell durch eine Stadtumgebung bewegt. In einer derartigen Umgebung werden die kürzlicher empfangenen Datensignalbursts relevanter sein als die weniger kürzlich empfangenen Datensignalbursts. Dementsprechend sollten Informationen über die kürzlicher empfangenen Datensignalbursts einen größeren Einfluss auf die Richtung haben, in welcher der, oder jede Richtung, in welcher der nächste Datensignalburst von der BTS 4 zu übertragen ist.
Um zu bestimmen, welches Gewichtungsmuster am geeignetsten ist, werden Informationen über die Funkumgebung in den Gewichtungsmuster-Speicherbankblock 108 eingegeben. Dei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Informationen über die Funkumgebung unabhängig bestimmt werden. Jedoch werden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die empfangenen Datensignalbursts verwendet, um die Informationen über die Funkumgebung zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann der Gewichtungsmuster-Speicherbankblock 108 die Richtung oder die Richtungen betrachten, aus welchen L vorangehende Signalbursts bei der BTS von der gewünschten Mobilstation empfangen werden. L kann zu K gleich oder verschieden sein. Ist in der Richtung oder den Richtungen, aus denen aufeinanderfolgende Datensignalbursts empfangen werden, eine geringe Änderung vorhanden, dann kann angenommen werden, dass die Funkumgebung statisch ist oder sich nur langsam ändert. Es könnte das in 5a gezeigte Gewichtungsmuster ausgewählt werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn bestimmt wird, dass die vorangehenden L Datensignalbursts aus einer relativ großen Anzahl an verschiedenen Richtungen empfangen werden, angenommen werden, dass sich die Mobilstation in einer schnell ändernden Funkumgebung befindet, und es kann entweder das in 5b oder 5c gezeigte Muster ausgewählt werden. Alternativ können Informationen über die Funkumgebung im voraus gespeichert werden. Bei einer weiteren Alternative können die von dem Speicher 102 gespeicherten statischen Informationen Verwendung finden, um den Typ der Funkumgebung zu bestimmen.
Der räumliche zeitliche Gewichtungsmusterblock 106 wendet das ausgewählte Gewichtungsmuster auf die von dem Strahlvorauswahlblock 101 zur Verfügung gestellten Informationen für die bei der BTS von der gewünschten Mobilstation empfangenen K vorangehenden Datensignalbursts an. Der räumliche zeitliche Gewichtungsmusterblock 106 berechnet für jeden der acht möglichen Strahlrichtungen unter der Verwendung der folgenden Gleichung eine Strahlauswertung: s(i, k) = WST(I, k)TbST(i, k) k = 1, 2 ... 8s(i, k) repräsentiert die Auswertung, die der k-te Strahl bekommt, wenn die Strahlrichtung oder die Strahlrichtungen entschieden werden, welche zum Übertragen des i-ten (oder nächsten) Signalbursts von der BTS 4 an die gewünschte Mobilstation ausgewählt wird/werden.
W_ST(i, k) ist ein K × 1-Vektor, welcher die K räumlichen zeitlichen tatsächlichen Gewichte für den K-ten Strahl bei dem i-ten Signalburst beinhaltet. Dies berücksichtigt das Gewichtungsmuster, welches an die empfangenen Strahlauswahlinformationen für die K vorangehenden Signalbursts angewendet wird.
b_ST(i, k) ist ein K × 1-Binärvektor, welcher statistische Informationen bezüglich der vorangehenden K Auswahlen des K-ten Strahls beinhaltet. Gilt b_ST(i, r) = 1, wobei r = 1 – (K – 1), ..., i gilt, bedeutet dies, dass der k-te Strahl von dem Strahlvorauswahlblock 100 während dem r-ten Signalburst ausgewählt wurde. Gilt b_ST(i, r) = 0, bedeutet dies, dass der k-te Strahl während dem r-ten Signalburst nicht ausgewählt wurde. Dementsprechend wird die Auswertung s(i, k) 0 sein, wenn der k-te Strahl von dem Strahlvorauswahlblock für die von der Mobilstation empfangenen K vorangehenden Datensignalbursts nicht ausgewählt wurde.
Nun wird ein Bezug auf 8c vorgenommen, welche die von dem räumlich zeitlichen Gewichtungsmusterblock 106 für jeden der 8 Strahlen unter Verwendung des ausgewählten Gewichtungsmusters berechneten Auswertungsvektoren zeigt. Beispielsweise lautet der Auswertungsvektor für den dritten Strahl unter Verwendung des in 8b gezeigten Gewichtungsmusters wie folgt:
Das räumlich zeitliche Gewichtungsmuster weist acht Ausgänge 110 auf, welche in den letzten Strahlauswahlblock 112 eingegeben werden. Jeder der Ausgänge 110 entspricht einer der acht möglichen Strahlrichtungen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der von dem räumlichen zeitlichen Gewichtungsmusterblock 106 berechnete Auswertungsvektor über die acht Ausgänge 110 in den letzten Strahlauswahlblock 112 eingegeben. Der letzte Strahlauswahlblock 112 wählt dann diejenigen Strahlrichtungen aus, welche zum Übertragen des nächsten Datensignalbursts von der BTS an die gegebene Mobilstation Verwendung finden. Ist nur eine Strahlrichtung zu verwenden, wird die Strahlrichtung mit der höchsten Auswertung aus den acht möglichen berechneten Auswertungen als die Übertragungsstrahlrichtung ausgewählt. In dem in 8c veranschaulichten Beispiel würde, wenn nur ein Strahl auszuwählen ist, der dritte Strahl ausgewählt, welcher die höchste Auswertung aufweist. Wenn drei Strahlen auszuwählen wären, würden der dritte, vierte und fünfte Strahl ausgewählt. Jedoch wird wahrgenommen werden, dass eine beliebige geeignete Anzahl an Strahlrichtungen ausgewählt werden kann. Jedoch wird die Anzahl an ausgewählten Strahlrichtungen im Allgemeinen viel geringer sein, als die Anzahl an möglichen Strahlrichtungen, welche ausgewählt werden können.
Bei einer Modifikation der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl an auszuwählenden Strahlen variiert werden. Beispielsweise könnte ein Schwellwert gesetzt werden, so dass nur Strahlen mit einer Auswertung von beispielsweise 6 oder mehr ausgewählt werden würden. Dies kann den Vorteil haben, dass mehr Strahlen ausgewählt werden würden, wenn sich die Mobilstation relativ nah an der Basis-Transceiver-Station befindet, und weniger Strahlen ausgewählt werden würden, wenn sich die Mobilstation relativ weit von der Basis-Transceiver-Station befindet. Es ist vorzuziehen, dass, wenn sich die Mobilstation relativ weit von der BTS entfernt befindet, das heißt größer als eine kritische Entfernung, relativ wenige Strahlrichtungen ausgewählt werden, wobei jeder Strahl eine relativ hohe Energie aufweist. Ist die Entfernung zwischen der BTS und der Mobilstation jedoch geringer als eine kritische Entfernung, wird bevorzugt, dass eine relativ große Anzahl an Strahlrichtungen ausgewählt wird, wobei jeder Strahl eine relativ niedrige Energie aufweist. Die kritische Entfernung ist abhängig von der Umgebung jeder individuellen Zelle und kann ungefähr 0,5 bis 1 km betragen. Das Gewichtungsmuster oder der Gewichtungsalgorithmus kann derart sein, dass die Anzahl an ausgewählten Strahlen variabel ist, und dass mehr Strahlen ausgewählt werden, wenn sich die Mobilstation relativ nah an der BTS befindet.
Es kann ein beliebiges geeignetes Verfahren Verwendung finden, um zu bestimmen, ob die Entfernung zwischen der Mobilstation und der BTS größer als die kritische Entfernung ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Kanalimpulsantwort verglichen, die für jede der möglichen Richtungen erlangt wird. Ist das meiste der empfangenen Energie in drei oder weniger Strahlrichtungen aufgeteilt, dann wird angenommen, dass die Entfernung zwischen der BTS und der Mobilstation größer als die kritische Entfernung ist. Alternativ wird, wenn das meiste der empfangenen Energie aus vier oder mehr Strahlrichtungen empfangen wird, angenommen, dass die Entfernung zwischen der Mobilstation und der BTS geringer als die kritische Entfernung ist.
Für einen Vergleichsblock ist es auch möglich, die Zeitpunktvorlauf-Informationen zu verwenden, um zu bestimmen, ob die Entfernung zwischen der Mobilstation und der BTS größer oder geringer als die kritische Entfernung ist oder nicht. Dieses Verfahren wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung bevorzugt, da es genauere Ergebnisse ergibt, als das zuvor umrissene Verfahren.
Sobald eine Bestimmung über die Entfernung zwischen der Mobilstation und der BTS vorgenommen wurde, können diese Informationen verwendet werden, um ein geeignetes Gewichtungsmuster oder Algorithmus auszuwählen. Beispielsweise kann, wenn die BTS und die Mobilstation relativ nah beieinander sind, das in 5c oder 5d veranschaulichte Gewichtungsmuster ausgewählt werden.
Bei anderen Modifikationen der Erfindung kann ein einzelnes Gewichtungsmuster in der Gewichtungsmuster-Speicherbank gespeichert werden und das festgelegte Muster wird für alle Situationen verwendet.
Es sollte hervorgehoben werden, dass ein beliebiges geeignetes Gewichtungsmuster Verwendung finden kann und nicht nur die in 5a bis 5d gezeigten Gewichtungsmuster. Die veranschaulichten Gewichtungsmuster können durch geeignete Algorithmen ersetzt werden, welche geeignete Gewichte berechnen. Derartige Algorithmen können verschiedenste Faktoren, wie beispielsweise die Funkumgebung und die Entfernung zwischen der Mobilstation und der Basis-Transceiver-Station berücksichtigen, um die geeigneten Gewichte zu berechnen. Die Gewichtungsmuster können sich für verschiedene Strahlrichtungen unterscheiden oder für alle Strahlrichtungen die selben sein.
Bei anderen Modifikationen der vorliegenden Erfindung werden nicht nur die Strahlrichtung und Signalstärkeinformationen von dem Strahlvorauswahl- und Speicherblock 100 und 102 bestimmt und gespeichert, sondern es werden auch die Gewichtungsmuster auf die Informationen über die Strahlstärke durch den Gewichtungsmusterblock angewendet, um die Stärke des in die oder jeder der Strahlrichtungen zu übertragenden Datensignalbursts zu bestimmen. Die Stärke des in die ausgewählte Strahlrichtung oder in die -richtungen zu übertragenden Datensignalbursts wird dann auf der Grundlage der Stärke der auf den K vorangehenden Datensignalbursts empfangenen Datensignalbursts bestimmt. Die bestimmte Stärke kann für die verschiedenen Strahlrichtungen unterschiedlich sein, wenn mehr als eine Strahlrichtung ausgewählt ist.
Es sollte wahrgenommen werden, dass das von dem räumlichen zeitlichen Gewichtungsmusterblock angewendete Gewichtungsmuster auf einen Signalburst auf Signalburstbasis geändert werden kann.
Nun wird ein Bezug auf 6 vorgenommen, welche die digitale Signalverarbeitungseinrichtung 21 schematisch ausführlicher zeigt. Es sollte wahrgenommen werden, dass die in 6 veranschaulichten verschiedensten Blöcke nicht notwendigerweise separaten Elementen einer tatsächlichen digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 entsprechen, welche die vorliegende Erfindung ausführen. Insbesondere entsprechen die in 6 gezeigten verschiedensten Blöcke verschiedensten Funktionen, die von der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 ausgeführt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die digitale Signalverarbeitungseinrichtung 21 zumindest teilweise in einer integrierten Schaltung implementiert, und von dem selben Element können mehrere Funktionen ausgeführt werden.
Jedes von der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 an den jeweiligen Eingängen 19a–h empfangene Signal wird in einen jeweiligen Kanalimpulsantwort-Annahmeblock (CIR-Annahmeblock) 30 eingegeben. Der CIR-Annahmeblock 30 umfasst eine Speicherkapazität, in welcher die angenommene bzw. abgeschätzte Kanalimpulsantwort gespeichert ist. Der CIR-Annahmeblock umfasst auch Speicherkapazität zum zeitweisen Speichern des empfangenen Signals. Der Kanalimpulsantwort-Annahmeblock 30 ist ausgestaltet, um die Kanalimpulsantwort des Kanals des jeweiligen Eingangs 19a–h anzunehmen bzw. abzuschätzen. Wie bereits diskutiert, kann ein zugehöriger Kanal für den gegebenen Datensignalburst definiert werden, der in dem ausgewählten Frequenzband, dem zugewiesenen Zeitschlitz und der Strahlrichtung, aus welcher das Signal empfangen wird, übertragen wird. Die Strahlrichtung, aus welcher ein Signal empfangen wird, wird von den Butler-Matrix-Schaltkreisen 8 bestätigt, so dass ein an Eingang 19a der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung empfangenes Signal hauptsächlich das Signal repräsentiert, welches aus der Richtung von Strahl b₁ usw. empfangen wurde. Es sollte wahrgenommen werden, dass das an einem gegebenen Eingang empfangene Signal auch die Seitenkeulen des beispielsweise an benachbarten Eingängen empfangenen Signals umfasst.
Jeder von einer Mobilstation MS an die BTS 4 übertragene Datensignalburst umfasst eine Trainingssequenz TS. Jedoch ist die von der BTS 4 empfangene Trainingssequenz TS_RX aufgrund von Rauschen und auch aufgrund von Mehrfachpfadeffekten beeinflusst, was zu einer Störung zwischen benachbarten Bits der Trainingssequenz führt. Diese letztere Störung ist als eine Zwischensymbolstörung (intersymbol interference) bekannt. TS_RX wird aufgrund von einer Störung von anderen Mobilstationen beeinflusst, wie beispielsweise von in anderen Zellen oder Zellsektoren sich befindenden Mobilstationen, welche die selbe Frequenz verwenden, was eine Co-Kanalstörung verursachen kann. Wie wahrgenommen werden wird, kann ein gegebenes Signal von der Mobilstation mehr als einem Pfad folgen, um die BTS zu erreichen, und es kann mehr als eine Version des gegebenen Signals von dem Antennenarray 6 aus einer gegebenen Richtung erfasst werden. Die von Eingang 19a empfangene Trainingssequenz TS_RX wird von dem CIR-Annahmeblock 30 mit einer in einem Datenspeicher 32 gespeicherten Bezugstrainingssequenz TS_REF kreuzkorreliert. Die Bezugstrainingssequenz TS_REF ist die selbe, wie die Trainingssequenz, welche zu anfangs von der Mobilstation übertragen wird. In der Praxis ist die empfangene Trainingssequenz TS_RX ein auf eine Trägerfrequenz moduliertes Signal, während die Bezugstrainingssequenz TS_REF als eine Bitsequenz in den Datenspeicher 32 gespeichert ist. Dementsprechend wird, bevor die Kreuzkorrelation ausgeführt wird, die gespeicherte Bezugstrainingssequenz in ähnlicher Weise moduliert. Mit anderen Worten wird die von der BTS 4 empfangene verzerrte Trainingssequenz mit der unverzerrten Version der Trainingssequenz korreliert. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die empfangene Trainingssequenz vor ihrer Korrelation mit der Bezugstrainingssequenz demoduliert. In diesem Fall würde die Bezugstrainingssequenz wieder die selbe Form aufweisen wie die empfangene Trainingssequenz. Mit anderen Worten, die Bezugstrainingssequenz ist nicht moduliert.
Die Bezugstrainingssequenz TS_REF und die empfangene Trainingssequenz TS_RX weisen entsprechend zu L Bits von Daten eine Länge L auf, und können beispielsweise 26 Bits aufweisen. Der exakte Ort der empfangenen Trainingssequenz TS_RX innerhalb des zugewiesenen Zeitschlitzes kann ungewiss sein. Dies gründet sich darauf, dass die Entfernung der Mobilstation MS von der BTS 4 die Position des von der Mobilstation gesendeten Datensignalbursts innerhalb des zugewiesenen Zeitschlitzes beeinflussen wird. Beispielsweise kann, wenn sich eine Mobilstation MS relativ weit von der BTS 4 entfernt befindet, die Trainingssequenz später in dem zugewiesenen Zeitschlitz auftreten als im Vergleich zu der Situation, bei der sich die Mobilstation MS nah an der BTS 4 befindet.
Um die Ungewissheit der Position der empfangenen Trainingssequenz TS_RX innerhalb des zugewiesenen Zeitschlitzes zu berücksichtigen, wird die empfangene Trainingssequenz TS_RX mit der Bezugstrainingssequenz TS_REF n-mal korreliert. Typischerweise kann n beispielsweise 7 oder 9 sein. Es wird bevorzugt, dass n eine ungerade Anzahl ist. Die n Korrelationen werden typischerweise auf jeder Seite der maximal erlangten Korrelation sein. Die relative Position der empfangenen Trainingssequenz TS_RX in Bezug auf die Bezugstrainingssequenz TS_REF wird zwischen jeder aufeinander folgenden Korrelation um eine Position verschoben. Jede Position ist äquivalent zu einem Bit in der Trainingssequenz und repräsentiert ein Verzögerungssegment. Jede einzelne Korrelation der empfangenen Trainingssequenz TS_RX mit der Bezugstrainingssequenz TS_REF lässt einen als Abgriff bezeichneten tap entstehen, welcher die Kanalimpulsantwort für diese Korrelation repräsentiert. Die n separaten Korrelationen lassen eine Abgriffsequenz mit n Werten entstehen.
Nun wird ein Bezug auf 7 vorgenommen, welche die Kanalimpulsantwort für vier der acht möglichen Kanäle entsprechend zu den acht räumlichen Richtungen zeigt. Mit anderen Worten zeigt 5 die Kanalimpulsantwort für vier Kanäle entsprechend einem gegebenen Datensignalburst, der in vier der acht Strahlrichtungen von der Mobilstation empfangen wird, wobei der Datensignalburst in einem gegebenen Frequenzband und in einem gegebenen Zeitschlitz vorliegt. Die x-Achse jeder der Graphen ist ein Maß für die Zeitverzögerung, während die y-Achse ein Maß für die relative Leistung ist. Jede der auf dem Graphen markierten Linien (oder Abgriffe) repräsentiert das Mehrfachpfadsignal, welches entsprechend zu einer gegebenen Korrelationsverzögerung empfangen wird. Jeder Graph wird n Linien oder Abgriffen aufweisen, wobei ein Abgriff jeder Korrelation entspricht.
Aus der abgeschätzten Kanalimpulsantwort ist es möglich den Ort der Trainingssequenz innerhalb des zugewiesenen Zeitschlitzes zu bestimmen. Die größten Abgriffwerte werden erlangt, wenn die beste Korrelation zwischen der empfangenen Trainingssequenz TS_RX und der Bezugstrainingssequenz TS_REF erlangt wird.
Der CIR-Annahmeblock 30 bestimmt auch für jeden Kanal die fünf (oder eine beliebige andere geeignete Anzahl) aufeinander folgende Abgriffe, welche die maximale Energie ergeben. Die maximale Energie für einen gegebenen Kanal wird wie folgt berechnet:
wobei h die Abgriffamplitude repräsentiert, welche von einer Kreuzkorrelation der Bezugstrainingssequenz TS_REF mit der empfangenen Trainingssequenz TS_RX resultiert. Der CIR-Annahmeblock 30 nimmt die maximale Energie für einen gegebenen Kanal unter Verwendung einer Gleitfenstertechnik an. Mit anderen Worten betrachtet der CIR-Annahmeblock 30 jeden der fünf benachbarten Werte und berechnet die Energie von diesen fünf Werten. Die die maximale Energie ergebenden fünf benachbarten Werte werden als repräsentativ für die Impulsantwort dieses Kanals ausgewählt.
Die Energie kann als ein Maß der Stärke des gewünschten Signals von einer gegebenen Mobilstation angesehen werden, das bei der BTS 4 aus einer bestimmten Richtung empfangen wird. Dieser Prozess bzw. Vorgang wird für jeden der acht Kanäle ausgeführt, welche die acht verschiedenen Richtungen repräsentieren, aus welchen der selbe Datensignalburst empfangen werden könnte. Das mit der maximalen Energie empfangene Signal folgte einem Pfad, welcher die minimale Abschwächung dieses Signals zur Verfügung stellt.
Es ist ein Analyseblock 34 zur Verfügung gestellt, welcher die von dem CIR-Annahmeblock 30 berechnete maximale Energie für den jeweiligen Kanal für die fünf benachbarten Werte speichert, die von dem CIR-Annahmeblock als repräsentativ für die Kanalimpulsantwort ausgewählt werden. Der Analyseblock 34 kann auch die Kanalimpulsantworten analysieren, die von dem CIR-Block 30 bestimmt werden, um die minimale Verzögerung zu bestätigen. Die Verzögerung ist ein Maß für die Position der empfangenen Trainingssequenz TS_RX in dem zugewiesenen Zeitschlitz und ist folglich ein relatives Maß für die von einem Signal zwischen der Mobilstation der BTS 4 zurückgelegten Entfernung. Der Kanal mit der minimalen Verzögerung weist das Signal auf, welches die kürzeste Entfernung zurückgelegt hat. Diese kürzeste Entfernung kann in gewissen Fällen die Sichtpfadlinie zwischen der Mobilstation MS und der BTS 4 repräsentieren.
Der Analyseblock 34 ist ausgestaltet, um die Position des Anfangs des Fensters zu bestimmen, welches die die maximale Energie zur Verfügung stellenden fünf Werte definiert. Die Zeitverzögerung wird dann auf der Grundlage der Zeit zwischen einem Bezugspunkt und dem Anfang des Fensters bestimmt. Der Bezugspunkt kann die gemeinsame Zeit sein, wenn alle empfangenen Trainingssequenzen in jedem Zweig anfangen korreliert zu werden, die Zeit entsprechend der frühesten Fensterflanke aller Zweige, oder ein ähnlicher gemeinsamer Punkt. Um die verschiedensten Verzögerungen der verschiedenen Kanäle richtig zu vergleichen, wird ein gemeinsamer Zeitmassstab angenommen, welcher auf dem von der BTS 4 zur Verfügung gestellten Synchronisationssignal beruht, um die TDMA-Betriebsart zu steuern. Mit anderen Worten ist die Position der empfangenen Trainingssequenz TS_RX in dem zugewiesenen Zeitschlitz das Maß für die Zeitverzögerung. Es sollte wahrgenommen werden, dass bei bekannten GSM-Systemen die Verzögerung für einen gegebenen Kanal berechnet wird, um Zeitpunktvorlauf-Informationen (timing advance information) zur Verfügung zu stellen. Zeitpunktvorlauf-Informationen werden verwendet, um sicherzustellen, dass ein von der Mobilstation an die BTS übertragenes Signal innerhalb seinen zugewiesenen Zeitschlitz fällt. Die Zeitpunktvorlauf-Informationen können auf der Grundlage der berechneten relativen Verzögerung und der gegenwärtigen Zeitpunktvorlauf-Informationen bestimmt werden. Befindet sich die Mobilstation MS weit entfernt von der Basisstation, dann wird die Mobilstation von der BTS angewiesen, ihren Datensignalburst früher zu senden, als wenn die Mobilstation MS sich nah bei der BTS befindet.
Die Ergebnisse der von jedem der Analyseblöcke 34 ausgeführten Analyse werden in den Strahlauswahlblock 101 eingegeben, welcher bereits in Bezug auf 4 beschrieben worden ist.
Der Strahlvorauswahlblock 100 des Strahlauswahlblocks 101 verwendet die angenommene beziehungsweise abgeschätzte Kanalimpulsantwort, um die Strahlvorauswahl vorzunehmen. Es ist eine Anzahl von verschiedenen Arten vorhanden, wie dies erzielt werden kann. Soll der Strahlvorauswahlblock 100 beispielsweise eine einzelne Strahlrichtung für ein gegebenes Signalburst bestimmen, dann kann der Strahlvorauswahlblock 100 sicher stellen, welcher Kanal und daher welche Strahlrichtung die gewünschte maximale Energie für einen gegebenen Datensignalburst in einem gegebenen Frequenzband in einem gegebenen Zeitschlitz aufweist. Dies bedeutet, dass die Strahlrichtung, aus welcher die stärkste Version des gegebenen Datensignalbursts empfangen wird, sicher gestellt werden kann. Diese Richtung kann als die ausgewählte Strahlrichtung Verwendung finden. Alternativ kann der Strahlvorauswahlblock 100 feststellen, welcher der Kanäle eine minimale Verzögerung aufweist. Mit anderen Worten kann der Kanal und daher die Strahlrichtung festgestellt werden, welcher/welche das dem kürzesten Pfad gefolgte Datensignalburst aufweist, und als die ausgewählte Strahlrichtung für ein gegebenes Datensignalburst Verwendung finden.
Es sollte wahrgenommen werden, dass bei Ausführungsbeispielen der Erfindung von dem Strahlvorauswahlblock 100 für ein gegebenes Datensignalburst mehr als eine Strahlrichtung ausgewählt werden kann. Beispielsweise können die beiden Richtungen, aus welchen die stärkste Version eines gegebenen Datensignals empfangen wird, als die gegebenen Strahlrichtungen ausgewählt werden. In ähnlicher Weise können die beiden Strahlrichtungen, welche das Signal mit der geringsten Verzögerung zur Verfügung stellen, als die Strahlrichtungen ausgewählt werden. Natürlich wäre es für den Strahlvorauswahlblock 100 möglich, die Richtung, aus der das stärkste Signal empfangen wird, sowie die Richtung mit der geringsten Verzögerung festzustellen, und diejenigen beiden Richtungen als die ausgewählten Richtungen auszuwählen.
Der Strahlvorauswahlblock 100 kann auch die von dem jeweiligem Analyseblock 34 berechnete zugehörige Energie für die gegebene ausgewählte Strahlrichtung empfangen.
Der Strahlauswahlblock 100 stellt eine Ausgabe für einen Erzeugungsblock 38 zur Verfügung, welche anzeigt, welche Strahlrichtungen zu verwenden sind, um Signale von der BTS 4 an die Mobilstation zu übertragen, und auch den für jede dieser Strahlrichtungen zu verwendenden geeigneten Leistungspegel.
Der Erzeugungsblock 38 ist für ein Erzeugen der Signale verantwortlich, welche von der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 auszugeben sind. Der Erzeugungsblock 38 weist einen Eingang 40 auf, welcher die an die Mobilstation MS zu übertragende Sprache und/oder Informationen repräsentiert. Der Erzeugungsblock 38 ist zum Codieren der Sprache oder Informationen verantwortlich, welche an die Mobilstation MS zu senden sind, und schließt eine Trainingssequenz und eine Synchronisationssequenz innerhalb der Signale ein. Der Block 38 ist auch für die Erstellung der Modulationssignale verantwortlich. Auf der Grundlage des erzeugten Signals und der bestimmten Strahlrichtung stellt der Erzeugungsblock 38 an den jeweiligen Ausgängen 22a–h der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 21 Signale zur Verfügung. Der Erzeugungsblock 38 stellt auch eine Ausgabe 50 zur Verfügung, welche zur Steuerung der Verstärkung Verwendung findet, die durch Verstärker 24 zur Verfügung gestellt ist, um sicher zu stellen, dass die in die Hauptstrahlrichtung oder mehrere Strahlrichtungen übertragenen Signale die erforderlichen Leistungspegel aufweisen.
Die Ausgabe des Kanalimpulsantwortblocks 30 wird auch verwendet, um die von der Mobilstation MS empfangenen Signale abzugleichen und abzustimmen. Insbesondere können die von einer Mehrfachpfadausbreitung resultierenden Effekte einer Zwischensymbolinterferenz durch den Abstimmfilter (MF) und einen Abgleichsblock 42 aus dem empfangenen Signal entfernt oder verbessert werden. Es sollte wahrgenommen werden, dass der Abstimmfilter (MF) und der Abgleichsblock 42 einen (nicht abgebildeten) Eingang aufweisen, um das empfangene Signal von der Mobilstation zu empfangen. Der Ausgang jedes Blocks 42 wird von einem Wiedergewinnungsblock 44 empfangen, welcher zum Wiedergewinnen der von der Mobilstation gesendeten Sprache und/oder der Informationen verantwortlich ist. Die von dem Wiedergewinnungsblock ausgeführten Schritte umfassen Demodulieren und Decodieren des Signals. Die wiedergewonnene Sprache oder Informationen werden an Ausgang 48 ausgegeben.
Es sollte wahrgenommen werden, dass, während das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel bei einem zellularen GSM-Kommunikationsnetzwerk ausgeführt worden ist, es möglich ist, dass die Erfindung mit anderen digitalen zellularen Kommunikationsnetzwerken sowie analogen zellularen Netzwerken Verwendung finden kann. Das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet einen gephasten Array mit acht Elementen. Es ist natürlich möglich, dass das Array eine beliebige Anzahl an Elementen aufweist. Alternativ könnte das gephaste Array durch diskrete gerichtete Antennen ersetzt werden, wobei jede von ihnen einen Strahl in einer gegebenen Richtung abstrahlt. Die Butler-Matrix-Schaltkreise können durch beliebige andere geeignete Phasenverschiebungsschaltkreise ersetzt werden, wo derartige Schaltkreise erforderlich sind. Die Butler-Matrix-Schaltkreise sind eine analoge Strahlformungseinrichtung. Es ist selbstverständlich möglich, eine digitale Strahlformungseinrichtung DBF oder einen beliebigen anderen geeigneten Typ einer analogen Strahlformungseinrichtung zu verwenden. Das Array kann gesteuert werden, um mehr als acht Strahlen zu erzeugen, auch wenn nur acht Elemente zur Verfügung stehen, abhängig von den zu diesen Elementen zugeführten Signalen.
Es ist auch möglich, dass eine Vielzahl an gephasten Arrays zur Verfügung gestellt werden. Die gephasten Arrays können eine verschiedene Anzahl an Strahlen zur Verfügung stellen. Ist eine breite Winkelspreizung erforderlich, wird das Array mit der geringeren Anzahl an Elementen verwendet, und wenn ein relativ schmaler Strahl erforderlich ist, wird das Array mit der größeren Anzahl an Elementen verwendet.
Wie wahrgenommen werden wird, wurde das vorangehende Ausführungsbeispiel beschrieben, indem es acht Ausgänge aus den Butler-Matrix-Schaltkreisen zur Verfügung stellt. Es sollte wahrgenommen werden, dass in der Praxis eine Anzahl an verschienenen Kanälen an jedem Ausgang der Butler-Matrix zu der selben Zeit ausgegeben wird. Diese Kanäle können verschiedene Frequenzbänder sein. Die Kanäle für verschiedene Zeitschlitze werden auch an den jeweiligen Ausgängen zur Verfügung gestellt. Während individuelle Verstärker, Verarbeitungseinrichtungen, Analog-Digital-Wandler und Digital-Analog-Wandler gezeigt worden sind, können diese in der Praxis jeweils durch ein einzelnes Element zur Verfügung gestellt werden, welches eine Vielzahl an Eingängen und Ausgängen aufweist.
Es sollte wahrgenommen werden, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung über andere Anwendungen verfügen, als gerade nur bei zellularen Kommunikationsnetzwerken. Beispielsweise können Ausführungsbeispiele der Erfindung in einer beliebigen Umgebung Verwendung finden, welche gerichtete Funkkommunikationen erfordert. Beispielsweise kann diese Technik bei PMR (Privaten Funknetzwerken) oder dergleichen Verwendung finden.

Claims

Verfahren zur gerichteten Funkkommunikation zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station, mit den Schritten: Empfangen einer Vielzahl an aufeinanderfolgenden Signalen von der zweiten Station an der ersten Station, wobei jedes der Signale aus zumindest einer einer Vielzahl an unterschiedlichen Richtungen empfangbar ist; Bestimmen des Werts von zumindest einem Parameter für jedes einer Vielzahl an sequenziellen Signalen aus den aufeinanderfolgenden Signalen, die an der ersten Station von der zweiten Station empfangen wurden; und Auswählen des Werts von zumindest einem Parameter für ein von der ersten Station an die zweite Station zu übertragendes Signal, wobei der Wert des zumindest einen Parameters des mittels der ersten Station zu übertragenden Signals in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert des zumindest einen Parameters der Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahlschritt ein Anwenden eines Gewichtungsmusters auf die von der Vielzahl an sequenziellen Signalen bereitgestellten Werte aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines Werts von zumindest einem Parameter ein Bestimmen der oder jeder Richtung für jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen aufweist, aus der die sequenziellen Signale empfangen wurden, und der Auswahlschritt ein Auswählen von zumindest einer Richtung für die Übertragung eines Signals von der ersten Station an die zweite Station aufweist, wobei die zumindest eine Richtung in Abhängigkeit von der bestimmten Richtung für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Bestimmens eines Werts von zumindest einem Parameter ein Bestimmen der Stärke jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen aufweist, und der Auswahlschritt ein Auswählen der Stärke des an die zweite Station zu übertragenden Signals aufweist, wobei die Stärke des Signals in Abhängigkeit von den bestimmten Stärken für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gewichtungsmuster ein gleichförmiges Gewichtungsmuster ist, damit jedem der sequenziellen Signale ein gleiches Gewicht gegeben wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gewichtungsmuster so ist, dass den vor kürzerer Zeit empfangenen der Vielzahl an sequenziellen Signalen ein höheres Gewicht gegeben wird als den vor längere Zeit empfangenen der Vielzahl an sequenziellen Signalen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Gewichtungsmuster ein exponentiell oder ein linear ansteigendes Gewichtungsmuster ist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit dem Schritt des Bestimmens der Funkumgebung.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die Auswahleinrichtung in Abhängigkeit von der Funkumgebung eines einer Vielzahl an Gewichtungsmustern auswählt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit dem Schritt des Definierens einer Vielzahl an Strahlrichtungen zum Übertragen eines Ausstrahlungsstrahls an der ersten Station, wobei jede der Strahlrichtungen einzeln auswählbar ist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Station eine Funkbasisstation in einem zellularen Netzwerk ist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Station eine Mobilstation ist.
Erste Station zur gerichteten Funkkommunikation mit einer zweiten Station, wobei die erste Station aufweist: eine Empfängereinrichtung (6) zum Empfangen einer Vielzahl an aufeinanderfolgenden Signalen von der zweiten Station, wobei jedes der Signale aus zumindest einer einer Vielzahl an unterschiedlichen Richtungen empfangbar ist; eine Bestimmungseinrichtung (100, 102) zum Bestimmen des Werts von zumindest einem Parameter für jedes einer Vielzahl an sequenziellen Signalen aus den aufeinanderfolgenden Signalen, die an der ersten Station von der zweiten Station empfangen wurden; eine Überträgereinrichtung (6) zum Übertagen eines Signals von der ersten Station an die zweite Station; und eine Steuereinrichtung (106, 108, 112) zum Steuern der Überträgereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung zum Auswählen des Werts von zumindest einem Parameter für das mittels der Überträgereinrichtung zu übertragende Signal eingerichtet ist, wobei der Wert von zumindest einem Parameter in Abhängigkeit von den bestimmten Werten des zumindest einen Parameters für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zum Anwenden eines Gewichtungsmusters auf die von der Vielzahl an sequenziellen Signalen bereitgestellten Werte eingerichtet ist.
Erste Station gemäß Anspruch 12, wobei die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der oder jeder Richtung für jedes der Vielzahl an sequenziellen Signale eingerichtet ist, und die Steuereinrichtung zum Auswählen von zumindest einer Richtung für die Übertragung des Signals mittels der Überträgereinrichtung eingerichtet ist, wobei die zumindest eine Richtung in Abhängigkeit von den bestimmten Richtungen für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird.
Erste Station gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Stärke jedes der Vielzahl an sequenziellen Signale eingerichtet ist, und die Steuereinrichtung zum Auswählen der Stärke des mittels der Überträgereinrichtung zu übertragenden Signals eingerichtet ist, wobei die Stärke des Signals in Abhängigkeit von den bestimmten Stärken für die Vielzahl an sequenziellen Signalen ausgewählt wird.
Erste Station gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei eine Speichereinrichtung (102) zum Speichern der bestimmten Parameter für jedes der Vielzahl an sequenziellen Signalen bereitgestellt ist.