DE60130548T2 - Verfahren und vorrichtung zur optimierung der ausnutzung einer antennenarray-strahlformungs-technik - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur optimierung der ausnutzung einer antennenarray-strahlformungs-technik Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Telekommunikationssysteme und insbesondere auf die Verwendung von Antennenanordnungen in drahtlosen Telekommunikationssystemen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In einem drahtlosen Telekommunikationssystem, das mehrere mobile Teilnehmereinheiten und eine Basisstation, die mit einer Antennenanordnung verbunden ist, die mehrere Antennen einschließt, umfasst, kann ein Senden der Basisstation an eine aktive Teilnehmereinheit mit einem Senden an eine andere aktive Teilnehmereinheit interferieren. Die Interferenz kann eine nicht akzeptable Verschlechterung des Funkfrequenzsignals (RF), das von der Teilnehmereinheit empfangen wird, verursachen, was zu einer verminderten Leistung und möglicherweise einer Verbindungsunterbrechung führt. Um die Interferenz zu minimieren, wurden Verfahren für das adaptive Formen eines Strahlmusters einer Antennenanordnung entwickelt, die zu einem gebündelteren Senden eines Signals zur vorgesehenen Teilnehmereinheit und einer reduzierten Interferenz mit anderen aktiven Teilnehmereinheiten, die dieselbe Basisstation und dieselbe Antennenanordnung verwenden, führt.
  • Es sind viele Techniken für das adaptive Formen eines Strahlmusters einer Antennenanordnung vorgeschlagen worden. Eine Anzahl dieser Techniken liefert eine Fokussierung eines Strahls einer Antennenanordnung in die Richtung der maximal empfangenen Signalstärke (durch die Basisstation von der Teilnehmereinheit). Das heißt, die Techniken bestimmen eine getrennte Amplituden- und Phaseneinstellung für jeden Teil eines Signals, das von einer Teilnehmereinheit über jede der vielen Antennen empfangen wurde, bevor die Signalteile kombiniert werden, um es der Basisstation somit zu ermöglichen, das empfangende Signal und die interferierenden Signale aufzulösen, die interferierende Signale auszulöschen und das empfangene Signal zu optimieren. Wenn die Basisstation ein Signal an die Teilnehmereinheit sendet, werden die Amplituden- und Phaseneinstellungen, die auf der Basis des empfangenen Signals bestimmt wurden, auf jeden Teil des Signals, das von jeder der vielen Antennen gesendet wird, angewandt.
  • Es kann jedoch Situationen geben, bei denen es unvorteilhaft ist, einen Antennenstrahl für den Zweck des Sendens eines Signals an eine Teilnehmereinheit zu formen. Beispielsweise kann es sein, dass sich eine Teilnehmereinheit hinter einem Hindernis befindet, mit dem Ergebnis, dass ein Signal, das in der Richtung der maximal empfangenen Signalstärke, was die wahrgenommene Richtung der Teilnehmereinheit darstellt, fokussiert ist, stattdessen bloß auf eine Kante des Hindernisses fokussiert wird. Ein breit gesendetes Signal wird leichter um das Hindernis herum diffundieren als ein Signal mit einem schmalen Strahl und wird eine bessere Chance haben, die Teilnehmereinheit zu erreichen als das strahlförmige Signal. Eine andere Situation, bei der ein fokussierter Strahl unvorteilhaft ist, besteht dann, wenn die Teilnehmereinheit sich in einer Umgebung befindet, bei der Schwunderscheinungen es sehr schwer machen, den Ort der Teilnehmereinheit auf der Basis der empfangenen Signalstärke zu bestimmen. Es kann dazu führen, dass ein gerichtetes Signal in die falsche Richtung gerichtet wird. Oder es kann sein, dass eine Teilnehmereinheit wegen Problemen mit der Energiequelle der Einheit mit einem verminderten Leistungspegel arbeitet und somit nicht fähig sein wird, ein leicht falsch ausgerichtetes Signal akzeptabel zu empfangen. Es existiert somit ein Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Vorrichtung, die eine Bestimmung liefern, wann eine Situation für das Verwenden einer Technik der Strahlformung einer Antennenanordnung passend ist.
  • Die WO 99/35764 , die DE 197 37 136 und die US-5,680,142 betreffen Strahlen einer Richtantenne.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einer Kommunikationsvorrichtung, die eine Antennenanordnung umfasst, die mehrere Antennen einschließt, liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Optimieren einer Verwendung einer Technik der Strahlformung einer Antennenanordnung. Gemäß der Erfindung bestimmt die Kommunikationsvorrichtung eine Richtung von der Kommunikationsvorrichtung zu einer Kommunikationseinheit und bestimmt eine Richtung der Ankunft eines Signals, das von der Kommunikationseinheit durch die Kommunikationsvorrichtung über jede der mehreren Antennen empfangen wird. Die Kommunikationsvorrichtung vergleicht die Richtung der Ankunft, bestimmt eine Differenz zwischen den beiden und vergleicht die bestimmte Differenz mit einem vorbestimmten Differenzschwellwert. Die Kommunikationsvorrichtung bestimmt dann auf der Basis des Vergleichs der bestimmten Differenz mit dem vorbestimmten Differenzschwellwert, ob eine Technik der Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist.
  • In einer Ausführungsform bestimmt die Kommunikationsvorrichtung eine Distanz zwischen dem Basisort und der Kommunikationseinheit und vergleicht die bestimmte Distanz mit einem vorbestimmten Distanzschwellwert. Die Kommunikationsvorrichtung bestimmt dann zusätzlich auf der Basis des Vergleichs der bestimmten Distanz mit dem vorbestimmten Distanzschwellwert, ob eine Technik der Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist.
  • In einer anderen Ausführungsform bestimmt die Kommunikationsvorrichtung mehrere Signalqualitätsmaße auf der Basis mehrerer Signale, die von der Kommunikationseinheit empfangen werden, vergleicht die mehreren Signalqualitätsmaße miteinander und bestimmt zusätzlich auf der Basis des Vergleichs der mehreren Signalqualitätsmaße, ob eine Technik der Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist.
  • Durch die Bestimmung, ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist, auf der Basis eines Vergleichs der bestimmten Differenz mit dem vorbestimmten Differenzschwellwert, möglicherweise zusätzlich auf der Basis eines Vergleichs der bestimmten Distanz mit dem vorbestimmten Distanzschwellwert und/oder möglicherweise zusätzlich auf der Basis des Vergleichs der mehreren Signalqualitätsmaße miteinander, optimiert die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung, indem sie bestimmt, ein Senden mit einer maximalen Strahlbreite in einer Umgebung zu verwenden, bei der ein falsch ausgerichtetes gerichtetes Signal durch die Kommunikationseinheit nicht akzeptabel empfangen werden kann, und indem sie bestimmt, eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung in einer Umgebung zu verwenden, bei der ein gerichtetes Signal in akzeptabler Weise auf die Kommunikationseinheit gerichtet werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Telekommunikationssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Blockdiagramm der Basisstation der 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Blockdiagramm einer Kommunikationseinheit der 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Illustration der Verwendung von Vektoren, um zu bestimmen, ob eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung verwendet werden soll, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5a ist ein logisches Flussdiagramm der Schritte, die von einer Kommunikationsvorrichtung ausgeführt werden, um zu bestimmen, ob eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden soll.
  • 5b ist eine Fortsetzung der 5a und stellt ein logisches Flussdiagramm der Schritte dar, die von einer Kommunikationsvorrichtung ausgeführt werden, um zu bestimmen, ob eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung verwendet werden soll, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die vorliegende Erfindung kann unter Bezug auf die 1 bis 5b vollständiger beschrieben werden. 1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Telekommunikationssystems 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das drahtlose Telekommunikationssystem 100 umfasst mehrere geographisch verteilte Kommunikationsvorrichtungen 101 bis 103 (drei sind gezeigt), vorzugsweise Basisstationen, die miteinander und mit einer Systemsteuerung 122 über ein Netz 120 gekoppelt sind, wie dedizierte T1 Telefonleitungen oder Mikrowellenverbindungen. Die drei Basisstationen 101 bis 103, die Systemsteuerung 122 und das Netz 120 werden gemeinsam als eine feste Infrastruktur bezeichnet. Da sie fest an ihrem Ort ist, ist der präzise Ort jeder Basisstation 101 bis 103 mit hoher Genauigkeit bekannt, wie er durch eine Vermessung oder andere Verfahren der geographischen Ortsbestimmung bestimmt wird. Die Systemsteuerung 122 umfasst einen Prozessor 124, vorzugsweise einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder eine Mikrosteuerung und einen zugehörigen Speicher 126, der es der Steuerung 122 erlaubt, Daten zu speichern, Programme ablaufen zu lassen und Berechnungen auszuführen. Vorzugsweise umfasst der Speicher 126 weiter eine Standortdatenbank 128, die die Standorte aller Basisstationen 101 bis 103 im System 100 einschließt. Alternativ kann eine Standortdatenbank 128 irgendwo im System 100 angeordnet sein, wie beispielsweise in einer der Basisstationen 101 bis 103 und mit den anderen Komponenten des Systems 100 über das Netz 120 gekoppelt sein.
  • Jede Basisstation 101 bis 103 liefert einen Kommunikationsdienst an ein jeweiliges Dienstabdeckungsgebiet 111 bis 113. Jedes Abdeckungsgebiet 111 bis 113 ist in drei Sektoren unterteilt, das heißt das Abdeckungsgebiet 111 ist in die Sektoren 131 bis 133 unterteilt, das Abdeckungsgebiet 112 ist in die Sektoren 134 bis 136 unterteilt, und das Abdeckungsgebiet 113 ist in die Sektoren 137 bis 139 unterteilt. Jeder Sektor 131 bis 139 überspannt ungefähr einen Sektor von 120° eines 360° Winkels des jeweiligen Abdeckungsgebiet 111 bis 113. Jede Basisstation 101 bis 103 umfasst vorzugsweise mehrere Antennenanordnungen 141 bis 143 (drei sind gezeigt), wobei jede Antennenanordnung mit einem der Sektoren des Abdeckungsgebiets, in dem sich die Basisstation befindet, verknüpft ist. Jede Antennenanordnung 141 bis 143 umfasst wiederum mehrere Richtantennen (das heißt, die Antennenanordnung 141 umfasst die Antennen 144, 145 (zwei sind gezeigt), die Antennenanordnung 142 umfasst die Antennen 146, 147 (zwei sind gezeigt), und die Antennenanordnung 143 umfasst die Antennen 147, 148 (zwei sind gezeigt), was zu mehreren Richtantennen führt, die mit jedem Sektor eines Abdeckungsgebiets verknüpft sind. Fachleute werden erkennen, dass je mehr Antennen in einer Antennenanordnung enthalten sind, desto enger fokussiert ein Strahl durch die Anordnung gesendet werden kann.
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Basisstation 101 bis 103 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jede Basisstation 101 bis 103 umfasst vorzugsweise mehrere Antennenanordnungen 141 bis 143 und ihre zugehörigen Antennen 144 bis 149. Jede Antenne 144 bis 149 ist mit einer jeweiligen Empfängereinheit 204 bis 209 gekoppelt, die einen Demodulator 224, der jeweils mit einem Funkfrequenzfilter (RF-Filter) 220 gekoppelt ist, einen lokalen Oszillator 222 und einen Analog-Digital-Wandler 226 umfasst. Jede Empfängereinheit 204 bis 209 ist weiter mit einem Prozessor 210, vorzugsweise einem Mikroprozessor oder einem digitalen Signalprozessor (DSP) gekoppelt. Der Prozessor 210 und ein zugehöriger Speicher 212, vorzugsweise ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), erlauben es der Basisstation, Information zu speichern, Berechnungen auszuführen und Softwareprogramme ablaufen zu lassen. Jede Basisstation 101 bis 103 umfasst weiter eine Zeitreferenzeinheit 214, die mit einem Prozessor 210 gekoppelt ist, die eine Zeitreferenz für die Basisstation liefert, und einen GPS-Empfänger (Global Positioning Satellite) 216, der mit der Zeitreferenzeinheit 214 gekoppelt ist.
  • Jede Basisstation 101 bis 103 hat Zugang zu einer gemeinsamen Zeitbasis, die die Basisstation verwendet, um seine Zeitreferenzeinheit 210 zu synchronisieren. In der bevorzugten Ausführungsform wird die gemeinsame Zeitbasis durch den GPS-Empfänger 212 an jede Basisstation 101 bis 103 geliefert, wobei der GPS-Empfänger 212 einen Zugang zu einem GPS-Satellitensignal hat; Fachleute werden jedoch erkennen, dass es andere Verfahren für das Liefern einer hoch genauen gemeinsamen Zeitbasis an jede der Basisstationen 101 bis 103 gibt, wie beispielsweise eine Synchronisationseinheit, die mit der Basisstation über eine dedizierte T1 Verbindung verbunden ist, die einen Teil des Netzes 120 darstellt und die für eine Zeitsynchronisation dediziert ist, wobei diese Synchronisationseinheit eine gemeinsame Zeitbasis erzeugt und die gemeinsame Zeitbasis an jede der Basisstationen 101 bis 103 über die T1-Verbindung liefert, oder eine Mobileinheit, die sich an einem bekannten Ort befindet, die ein Signal sendet, das von jeder der Basisstationen 101 bis 103 empfangen wird, und wobei das Signal als eine Synchronisationszeitbasis für die Basisstationen dient, wobei andere Verfahren verwendet werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Das Telekommunikationssystem 100 umfasst auch mehrere Kommunikationseinheiten 110, von denen nur eine in 1 gezeigt ist. Die Kommunikationseinheit 110 ist vorzugsweise ein zellulares Telefon oder ein Funktelefon und, wie das in 3 gezeigt ist, umfasst vorzugsweise eine Antenne 308, einen Sender 300 und einen Empfänger 302, die jeweils mit der Antenne 308 und einem Mikroprozessor 304 verbunden sind, und einen Speicher 306, der mit dem Mikroprozessor 304 verbunden ist.
  • Wenn sich die Kommunikationseinheit 110 durch das System 100 bewegt, weist eine Systemsteuerung 122 eine Basisstation (beispielsweise die Basisstation 101) an, als eine die Kommunikationseinheit 110 bedienende Basisstation zu dienen. Die bedienende Basisstation 101 verwaltet und liefert Funkkommunikationsdienste für die Kommunikationseinheit 110, während sich die Kommunikationseinheit in einem Sektor (beispielsweise Sektor 131) des Dienstabdeckungsgebiets 111 der bedienenden Basisstation befindet.
  • Um die Stärke eine RF-Signals, das durch die Kommunikationseinheit 110 von der Basisstation 101 empfangen wurde, zu optimieren, und um die Interferenz des RF-Signals mit Kommunikationen zwischen der Basisstation 101 und anderen aktiven Kommunikationseinheiten im Sektor 131 zu minimieren, verwendet die Basisstation 101 eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung für das Senden des RF-Signals. Die Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung erlaubt es der Basisstation 101 ein schmal fokussiertes Signal an die Kommunikationseinheit 110 zu senden. In gewissen Signalausbreitungssituationen, wo beispielsweise ein Schwund einen signifikanten Einfluss auf den Empfang des RF-Signals hat, oder wo ein Hindernis die Sichtlinienkommunikationen zwischen der Kommunikationseinheit 110 und der Basisstation 101 blockiert, kann das Verwenden einer Technik zur Strahlformung einer Antenne zu einem Signal führen, das in eine Richtung gerichtet ist, die sich von der tatsächlichen Richtung zur Kommunikationseinheit 110 unterscheidet. In Abhängigkeit von einer Diskrepanz zwischen einer Richtung des gerichteten Signals, wie es durch die Technik zur Strahlformung der Antenne bestimmt ist, und einer Richtung zur Kommunikationsvorrichtung kann es für die Basisstation 101 stattdessen vorteilhaft sein, eine maximale Bandbreite zu senden. Somit liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Optimieren der Verwendung einer Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung durch die Bestimmung, ob die Technik zur Strahlformung der Antenne verwendet werden soll, oder ob stattdessen mit einer maximalen Strahlbreite gesendet werden soll.
  • Die Funktion des Systems 100 bei der Bestimmung, ob ein Verfahren zur Strahlformung einer Antenne verwendet werden soll, gestaltet sich folgendermaßen. Das System 100 bestimmt einen geographischen Ort einer Kommunikationseinheit 110. In der bevorzugten Ausführungsform sendet die Kommunikationseinheit 110, die in Bezug auf die gemeinsame Zeitbasis synchronisiert ist, ein Signal an jede der Basisstationen 101 bis 103. Das Signal umfasst eine Kennung, wie eine identifizierende Sequenz von Symbolen, die eindeutig zu einer Kommunikationseinheit 110 gehört, und es umfasst weiter Synchronisationssymbole, Pilotsymbole und eine Anzeige der Sendezeit relativ zur gemeinsamen Zeitbasis. Nach dem Empfang des Signals von der Kommunikationseinheit 110 bestimmt jede der Basisstationen 101 bis 103 eine Ankunftszeit des Signals und sendet die bestimmte Ankunftszeit an die bedienende Basisstation 101. Der Prozessor 210 der Basisstation 101 fragt die Standortdatenbank 128 ab, um die Standorte der Basisstationen 101 bis 103 zu erhalten und bestimmt den Ort der Kommunikationseinheit 110 auf der Basis der Standorte der Basisstationen, der Information über die Ankunftszeit von jeder der Basisstationen 101 bis 103 und unter Verwendung von Triangulationstechniken oder anderen geographischen Schnitttechniken, die als Programme im Speicher 212 gespeichert sind. Der Prozessor 210 speichert dann den bestimmten Ort im Speicher 212.
  • In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet jede der Basisstationen 101 bis 103 ihre jeweils bestimmten Ankunftszeiten an die Steuerung 122. Der Prozessor 124 der Steuerung 122 fragt die Standortdatenbank 128 ab, um die Orte der Basisstationen 101 bis 103 zu erhalten, und bestimmt den Ort der Kommunikationseinheit 110 auf der Basis der Standorte der Basisstationen, der Information über die Ankunftszeit, die von jeder Basisstation 101 bis 103 empfangen wird, und unter Verwendung von Triangulationstechniken oder anderen geographischen Schnitttechniken, die als Programme im Speicher 126 gespeichert sind. Die Steuerung 122 befördert dann den Ort der Kommunikationseinheit 110 an die Basisstation 101, wo der Ort im Speicher 212 gespeichert wird.
  • In einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet jede Basisstation 101 bis 103 ein Signal an die Kommunikationseinheit 110, um einen geographischen Ort der Kommunikationseinheit 110 zu bestimmen. Jedes Signal umfasst eine Kennung, wie eine identifizierende Sequenz von Symbolen, die eindeutig der Basisstation 101 bis 103 entspricht, die das entsprechende Signal sendet. Jedes Signal umfasst auch eine Sendezeitanzeige relativ zur gemeinsamen Zeitbasis. Beim Empfangen der Signale von den Basisstationen 101 bis 103 bestimmt die Kommunikationseinheit 110 eine Zeitdifferenz der Ankunft jedes Signals in Bezug auf jedes der anderen Signale und sendet die bestimmten Zeitdifferenzen der Ankunft über eine der Basisstationen 101 bis 103 an die Steuerung 122. Der Prozessor 124 in der Steuerung 122 fragt die Standortdatenbank 128 ab, um die Orte der Basisstationen 101 bis 103 zu erhalten, und bestimmt den geographischen Ort der Kommunikationseinheit 110 auf der Basis der Orte der Basisstationen, der Zeitdifferenz der Ankunftsinformation, die von der Kommunikationseinheit 110 empfangen wird, und unter Verwendung von Triangulationstechniken oder anderen geographischen Schnitttechniken, die als Programme im Speicher 126 gespeichert sind. Die Steuerung 122 befördert dann den Ort der Kommunikationseinheit 110 an die Basisstation 101, wo der Ort im Speicher 212 gespeichert wird.
  • In einer nochmals anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Kommunikationseinheit 110 weiter einen GPS-Empfänger, der mit dem Mikroprozessor 304 und der Antenne 308 verbunden ist, und bestimmt selbst ihren geographischen Ort durch das Verwenden des GPS-Empfängers, um Signale von mindestens drei Satelliten aus einer Konstellation von GPS-Satelliten zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 110, vorzugsweise ein Mikroprozessor 304, bestimmt dann ihren eigenen Ort auf der Basis der Satellitensignale und gemäß bekannten Techniken der Triangulation, wie sie in GPS-Systemen angewandt werden, wobei diese Techniken als Programme im Speicher 306 gespeichert sind. Die Kommunikationseinheit 110 befördert dann den bestimmten Ort an die Basisstation 101, wo der Ort im Speicher 212 gespeichert wird.
  • Der Prozessor 210 in der Basisstation 101 oder alternativ der Prozessor 124 in der Steuerung 122 bestimmt dann eine Distanz zwischen der Basisstation 101 und der Kommunikationseinheit 110. Der Prozessor 210 führt einen Distanzbestimmungsalgorithmus aus, der im Speicher 212 oder alternativ im Speicher 126 gespeichert ist, wobei der Algorithmus den Ort der Basisstation 101, der in der Standortdatenbank 128 gespeichert ist, und den bestimmten Ort der Kommunikationseinheit 110, der im Speicher 212 oder alternativ im Speicher 126 gespeichert ist, verwendet. Der Prozessor 210 bestimmt auch eine Richtung von der Basisstation 101 zur Kommunikationseinheit 110 auf der Basis der zwei gespeicherten Orte. Der Prozessor 210 vergleicht die bestimmte Distanz mit einem vorbestimmten Distanzschwellwert, beispielsweise 150 Meter, der im Speicher 212 gespeichert ist. Unter den Faktoren, die bei der Bestimmung eines vorbestimmten Distanzschwellwerts berücksichtigt werden, sind die mittlere Geschwindigkeit der Kommunikationseinheiten im Sektor (beispielsweise dem Sektor 131) und die Hindernisse, die im Sektor existieren, so dass wenn sich eine Kommunikationseinheit so dicht an der bedienenden Basisstation befindet, dass ein Strahl maximaler Strahlbreite reichlich Energie besitzt, um die Kommunikationseinheit zu erreichen, oder wenn sie ihren Ort so schnell ändert, dass ein fokussierter Strahl häufig neu justiert werden müsste, wird ein Strahl mit maximaler Strahlbreite bevorzugt. Fachleute werden erkennen, dass eine Vielzahl von Distanzen für einen vorbestimmten Distanzschwellwert verwendet werden können, und dass der speziell verwendete Schwellwert beim Konstrukteur des Systems liegt.
  • Wenn die bestimmte Distanz kleiner oder gleich dem vorbestimmten Distanzschwellwert ist, dann bestimmt die Basisstation 101, keine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden, sondern stattdessen mit einer maximalen Strahlbreite zu senden. Wenn die bestimmte Distanz größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist, dann bestimmt der Prozessor 210 auf der Basis des bestimmten Orts der Kommunikationsvorrichtung 110 und einer Ankunftsrichtung (direction of arrival, DOA) eines Signals, das durch die Basisstation 101 von der Kommunikationseinheit 110 empfangen wird, ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist, wobei die DOA in der unten beschriebenen Weise bestimmt wird.
  • Das System 100 bestimmt eine DOA eines Signals, das durch eine Basisstation von einer Kommunikationseinheit, die durch die Basisstation bedient wird, empfangen wird, in folgender Weise. Einer Kommunikationseinheit (beispielsweise die Kommunikationseinheit 110), die sich in einem Sektor (beispielsweise dem Sektor 131) befindet, der von einer bedienenden Basisstation (beispielsweise der Basisstation 101) bedient wird, wird ein Kommunikationskanal, der vorzugsweise eine Frequenzbandbreite einschließt, für Funkfrequenzkommunikationen (RF) zwischen der Kommunikationseinheit 110 und der Basisstation 101 zugewiesen. Die Kommunikationseinheit 110 sendet ein RF-Signal 150 im zugewiesenen Kommunikationskanal an die Basisstation 101, wobei das RF-Signal 150 für einen Empfang an jeder der mehreren Antennen 144, 145 der Antennenanordnung 141 verfügbar ist.
  • Das Signal 150 wird von einer ersten Antenne 144 der mehreren Antennen 144, 145 der Antennenanordnung empfangen, um ein erstes empfangenes Signal zu erzeugen, und durch eine zweite Antenne 145 der mehreren Antennen 144, 145, um ein zweites empfangenes Signal zu erzeugen. Die Antenne 144 befördert das erste empfangene Signal an eine erste Empfängereinheit 204 der mehreren Empfängereinheiten 204 bis 209, und die Antenne 145 befördert das zweite empfangene Signal an eine zweite Empfängereinheit 205 der mehreren Empfängereinheiten 204 bis 209.
  • In der Empfängereinheit 204 wird das erste empfangene Signal an ein RF-Filter 220 gegeben, wo Außerbandrauschen aus dem Signal entfernt wird, um ein erstes gefiltertes Signal zu erzeugen. Das erste gefilterte Signal wird an einen Demodulator 224 befördert, zusammen mit einem Referenzsignal, das von einem lokalen Oszillator 222 erzeugt wird. Vorzugsweise ist die Frequenz des Referenzsignals ungefähr die Frequenz des Signals 150. Der Demodulator 245 mischt das erste gefilterte Signal mit dem Referenzsignal, um ein erstes Basisbandsignal zu erzeugen. Das erste Basisbandsignal wird an einen A/D-Wandler 224 gegeben, der das erste Basisbandsignal digitalisiert, um ein erstes digitalisiertes Basisbandsignal zu erzeugen. Die Empfängereinheit 204 befördert dann das erste digitalisierte Basisbandsignal an den Prozessor 210.
  • Ähnlich der Verarbeitung des ersten empfangenen Signals wird in der Empfängereinheit 205 das zweite empfangene Signal an den RF-Filter 220 gegeben, wo Außerbandrauschen vom Signal entfernt wird, um ein zweites gefiltertes Signal zu erzeugen. Das zweite gefilterte Signal wird an einen Demodulator 224 befördert, zusammen mit einem Referenzsignal, das von einem lokalen Oszillator 222 erzeugt wird. Vorzugsweise ist die Frequenz des Referenzsignals ungefähr die Frequenz des Signals 150. Der Demodulator 224 mischt das zweite gefilterte Signal mit dem Referenzsignal, um ein zweites Basisbandsignal zu erzeugen. Das zweite Basisbandsignal wird an einen A/D-Wandler 226 befördert, der das zweite Basisbandsignal digitalisiert, um ein zweites digitalisiertes Basisbandsignal zu erzeugen. Die Empfängereinheit 206 befördert dann das zweite digitalisierte Basisbandsignal an den Prozessor 210.
  • Nach dem Empfangen des ersten digitalisierten Basisbandsignals und des zweiten digitalisierten Basisbandsignals bestimmt der Prozessor 210 eine Ankunftszeit (TOA) oder alternativ eine Phase der Ankunft für das erste empfangende Signal und das zweite empfangene Signal. Jede Bestimmung der TOA oder Ankunftsphase erfolgt unter Bezug auf die gemeinsame Zeitbasis und basiert auf bekannten Verzögerungen im Pfad der ersten und zweiten empfangenden Signale von den jeweiligen Empfangsantennen 144, 145 zum Prozessor 210, wobei diese Verzögerungen im Speicher 212 gespeichert sind.
  • Der Prozessor 210 bestimmt dann eine Ankunftsrichtung (DOA) für das Signal 150 durch das Ausführungen eines DOA-Algorithmus, der im Speicher 212 gespeichert ist. Der DOA-Algorithmus bestimmt eine DOA für das Signal 150 auf der Basis von TOA-Bestimmungen für jedes der ersten und zweiten empfangenen Signale und weiter basierend auf einer vorbestimmten räumlichen Trennung und Richtungsausrichtung jeder der mehreren Antennen 144, 145 in der Anordnung 141 in Bezug auf die anderen Antennen in der Anordnung. Vorzugsweise werden die räumliche Trennung, vorzugsweise eine halbe Wellenlänge, und die Richtungsausrichtung jeder der mehreren Antennen 144, 145 im Speicher 212 gespeichert. Alternativ kann der DOA-Algorithmus eine DOA für das Signal 150 auf der Basis einer Phase des Signals, das an jedem der mehreren Antennen 144, 145 empfangen wird, und der vorbestimmten räumliche Trennung und Ausrichtung jeder der mehreren Antennen bestimmen. Es gibt viele Algorithmen, die für eine Bestimmung der DOA verfügbar sind. Ein solcher Algorithmus, der in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, ist ein Algorithmus der Schätzung von Signalparametern über rotationsinvariante Techniken (ESPRIT), wobei dieser Algorithmus beschrieben ist im Papier "ESPRIT – Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques", IEEE Transactions an Accoustics, Speech and Signal Processing, Band 37, Nr. 7, Juli 1989. Ein anderer Algorithmus, der hier verwendet werden kann, ist die Multiple Signalidentifikation und Klassifikation (MUSIC). Der Prozessor 210 befördert dann die bestimmt DOA zum Speicher 212, wo die bestimmte DOA in einer Datenanordnung gespeichert wird.
  • In der bevorzugten Ausführungsform werden die obigen Prozeduren, mit denen der Prozessor 210 ein Signal von der Kommunikationseinheit 110 über jede der mehreren Antennen 144, 145 der Anordnung 141 empfängt, eine DOA für das empfangene Signal bestimmt, und die DOA im Speicher 212 speichert, alle 1,25 Millisekunden (ms) wiederholt. Nach dem Ansammeln von 320 DOA-Bestimmungen in der Datenanordnung im Speicher 212, was ungefähr 0,4 Sekunden dauert, bestimmt der Prozessor 210 ein DOA-Mittelwert und eine DOA-Varianz auf der Basis der angesammelten DOA-Bestimmungen durch das Ausführen eines statistischen Analyseprogramms, das im Speicher 212 gespeichert ist. Der DOA-Mittelwert bildet eine geschätzte geographische Richtung von der Basisstation 101 zur Kommunikationseinheit 110 auf der Basis einer ankommenden Richtung der Signale, die durch die Basisstation 101 von der Kommunikationseinheit 110 empfangen werden.
  • Das System 100 vergleicht dann die geschätzte geographische Richtung zur Kommunikationseinheit 110 von der Basisstation 101 mit der bestimmten Richtung von der Basisstation 101 zur Kommunikationseinheit 110, bestimmt eine Differenz zwischen der geschätzten geographischen Richtung und der bestimmten Richtung und vergleicht die bestimmte Differenz mit einem Differenzschwellwert. 4 zeigt die Verwendung von Vektoren, um den Vergleich auszuführen und die Differenz zu bestimmen, und wird hier präsentiert, damit der Leser die Prinzipien der Erfindung besser versteht. Der Prozessor 210 bestimmt einen ersten Vektor 404, der sich von der Basisstation 101 zum bestimmten geographischen Ort einer Kommunikationseinheit 110 erstreckt (das ist die bestimmte Richtung von der Basisstation 101 zur Kommunikationseinheit 110) und einen zweiten Vektor 406, der sich von der Basisstation 101 in der Richtung der geschätzten geographischen Richtung zur Kommunikationseinheit 110 erstreckt. Der Prozessor 210 bestimmt dann eine Winkeldifferenz 408 (das ist ein Kreuzungswinkel) zwischen dem ersten Vektor 404 und dem zweiten Vektor 406.
  • Der Prozessor 210 vergleicht den Kreuzungswinkel 408 mit einem vorbestimmten Winkelschwellwert. Ein Wert für den vorbestimmten Winkelschwellwert basiert auf dem Wunsch, die Wahrscheinlichkeit des Erreichens einer Kommunikationseinheit mit einem gesendeten Signal zu maximieren und einem Wunsch die Wahrscheinlichkeit der Interferenz mit anderen Sendungen in einem Sektor (das ist Sektor 131) zu minimieren. Faktoren, wie das Verkehrsniveau im Sektor 131, geographische Merkmale (wie Hügel und Gebäude) des Sektors, ein Signalausbreitungsmodell, das verwendet wird, um eine Ausbreitung eines Signals im Sektor 131 zu kennzeichnen, und die Anzahl der Antennen in einer Antennenanordnung können bei der Auswahl eines vorbestimmten Winkelschwellwerts berücksichtigt werden. Wenn beispielsweise die Antennenanordnung 141 zwei Antennen einschließt, kann ein Kreuzungswinkel von ungefähr 80° passend sein, während wenn die Antennenanordnung 141 vier Antennen einschließt, ein Kreuzungswinkel von ungefähr 50° passend sein kann, da die Antennenanordnung einen schmaler fokussierten Strahl senden kann, wenn die Anordnung eine größere Zahl von Antennen einschließt.
  • Wenn der Kreuzungswinkel 408 größer als der vorbestimmte Winkelschwellwert ist, dann bestimmt die Basisstation 101, keine Technik zur Strahlformung einer Antenneanordnung zu verwenden und stattdessen mit einer maximalen Strahlbreite zu senden. Wenn jedoch der Kreuzungswinkel 408 kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkelschwellwert ist, und, wie das oben detailliert angegeben ist, die bestimmte Distanz zwischen der Basisstation 101 und dem bestimmten geographischen Ort der Kommunikationseinheit 110, die in 4 als bestimmte Distanz 402 gezeigt ist, größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist, dann bestimmt der Prozessor 210, ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist, auf der Basis einer Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes, wie das unten beschrieben wird.
  • Die Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes basiert auf mehreren Bestimmungen eines Signalqualitätsmaßes, wobei das Signalqualitätsmaß in folgender Weise bestimmt wird. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst jede Basisstation 101 bis 103 weiter einen Signalsummierer 230, der mit Mitteln für das Analysieren eines Spektrums eines RF-Eingangssignals 232 versehen ist, vorzugsweise einem Spektrum-Analysator für das Analysieren des Spektrums des empfangenen RF-Signals 150, wobei der Summierer 230 und der Spektrum-Analysator 232 vorzugsweise im Prozessor 210 eingeschlossen sind. Das erste digitalisierte Basisbandsignal, das vom ersten empfangenen Signal abgeleitet wird, und das zweite digitalisierte Basisbandsignal, das vom zweiten empfangenen Signal abgeleitet wird, werden im Summierer 230 kombiniert, um ein kombiniertes Basisbandsignal zu erzeugen. Das kombinierte Basisbandsignal wird dann an den Spektrum-Analysator 232 gegeben, und ein Signalqualitätsmaß, vorzugsweise ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR), wird bestimmt. Fachleute werden erkennen, dass es eine Vielzahl von Signalqualitätsmaßen gibt, wie die Signalleistung oder die Bitfehlerraten (für digitale Kommunikationssysteme), die hier verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das SNR soll hier dem Leser als ein Beispiel eines Signalqualitätsmaßes präsentiert werden, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung besser zu illustrieren.
  • Das SNR wird durch spektrale Analysetechniken bestimmt. Das Spektrum des kombinierten Basisbandsignals wird im Spektrum-Analysator 232 analysiert. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Funktionen des Spektrum-Analysators 232 durch den Prozessor 210 ausgeführt, der eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) auf dem kombinierten Basisbandsignal ausführt, um die Frequenzkomponenten des kombinierten Basisbandsignals und ihre Größen zu bestimmen. Die Größen der Frequenzkomponenten werden dann verwendet, um die gesamte Leistung, vorzugsweise in Dezibel, die sich auf Milliwatt beziehen (dBm), im Kommunikationskanal und in den oberen und unteren Frequenzbändern neben dem Kommunikationskanal zu berechnen. Der Prozessor 210 berechnet dann ein Verhältnis der Gesamtleistungspegel im Band und im benachbarten Band, um ein SNR zu erzeugen und speichert das SNR im Speicher 212. Fachleute werden erkennen, dass es andere wohl bekannte Spektralanalysetechniken gibt, wie eine diskrete Transformation, um das Frequenzspektrum des kombinierten Basisbandsignals zu erhalten und um Leistungsberechnungen zu mitteln für den Vergleich von Leistungspegeln im Band und im benachbarten Band, die hier verwendet werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Verwendung der FFT und der Gesamtleistung soll dem Leser hier ein Beispiel einer Spektralanalysetechnik liefern, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung besser zu illustrieren.
  • In der bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Basisstation 101 periodisch, vorzugsweise einmal alle 0,4 Sekunden, das Signalqualitätsmaß, wie es oben beschrieben ist, für Signale, die von der Kommunikationseinheit 110 empfangen werden, und speichert es. Unter Bezug auf den Speicher 212 vergleicht der Prozessor 210 jedes neu bestimmte Signalqualitätsmaß (das ist das SNR) mit einer direkt vorhergehenden Signalqualitätsmaßbestimmung und bestimmt eine Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes (das ist die Änderungsrate der SNRs) auf der Basis einer Differenz zwischen den zwei Signalqualitätsmaßen. Der Prozessor 210 vergleicht dann die bestimmte Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes. Der Schwellwert der Änderungsrate wird vom Konstrukteur des Systems 100 bestimmt, vorzugsweise auf der Basis von Faktoren, wie dem Muster und dem Niveau des Verkehrs im Sektor (das ist der Sektor 131) und der Anzahl der Hindernisse im Sektor. Fachleute erkennen, dass eine Vielzahl von Werten für den vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate die maximale Rate der Signalqualitätsverschlechterung, die vom System 100 toleriert wird, verursacht durch einen Schwund oder Hindernisse oder eine Vielzahl anderer Faktoren, jenseits dessen das System 100, vorzugsweise die Basisstation 101, keine Technik der Strahlformung der Antennenanordnung verwenden wird. Der Prozessor 210 subtrahiert ein neu bestimmtes Signalqualitätsmaß von einer vorherigen Bestimmung eines Signalqualitätsmaßes, um eine Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes zu bestimmen. Wenn die Differenz größer als der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate ist, verwendet dann der Prozessor 210 eine maximale Strahlbreite für Sendungen zur Kommunikationseinheit 110. Beispielsweise und nur für den Zweck der Illustration der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist, wenn das neu bestimmte SNR –10 dBm ist, und das direkt vorhergehende SNR 0 dBm ist, die Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes 0 dBm – (–10 dBm) = 10 dBm pro Sekunde. Die bestimmte Änderungsrate (10 dBm pro Sekunde) wird mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate, beispielsweise 8 dBm pro Sekunde verglichen. Wenn die bestimmte Änderungsrate größer als der Schwellwert der Änderungsrate ist, verwendet der Prozessor eine maximale Strahlbreite für Sendungen an die Kommunikationseinheit 110. Wenn jedoch die bestimmte Änderungsrate kleiner oder gleich dem Schwellwert der Änderungsrate ist, und wenn, wie das oben beschrieben ist, der Kreuzungswinkel 408 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Winkelschwellwert ist, und wenn die bestimmte Distanz 402 größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist, bestimmt dann der Prozessor 210, eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden.
  • Techniken zur Strahlformung einer Antenne sind wohl bekannt. Viele basieren auf dem Fokussieren eines Antennenstrahls in der Richtung der maximal empfangenen Signalstärke (durch die Basisstation 101 von der Kommunikationseinheit 110). In der bevorzugten Ausführungsform verwendet die Basisstation 101 eine Technik zur Strahlformung einer Antenne, wie sie im US-Patent 5,936,569 "Method and Arrangement for Adjusting Antenna Pattern" beschrieben ist, wobei dieses Patent auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und hiermit eingeschlossen wird. Die Technik, die verwendet wird, um ein Muster eines Antennenstrahls zu bestimmen, ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch, und Fachleute werden erkennen, dass irgend ein Verfahren aus einer Zahl von Strahlformungsverfahren hier verwendet werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Die obige Beschreibung als auch die folgende betrachtet drei bestimmte Differenzen zwischen Faktoren, die vom System 100 bestimmt werden, und jeden der drei vorbestimmten Schwellwerte, bevor sie bestimmt, eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung zu verwenden. Gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt jedoch das System 100, vorzugsweise die Basisstation 101, ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist, zumindest auf der Basis einer Richtungsdifferenz, wenn der Kreuzungswinkel 408 kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkelschwellwert ist, und ein Senden mit einer maximalen Strahlweite zu verwenden, wenn der Kreuzungswinkel 408 größer als der vorbestimmte Winkelschwellwert ist. Die Basisstation 101 kann bestimmten, eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden, zusätzlich basierend darauf, wenn die bestimmte Distanz 402 größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist, und ein Senden mit einer maximalen Strahlbreite zu verwenden, wenn die bestimmte Distanz 402 kleiner oder gleich dem vorbestimmten Distanzschwellwert ist. Weiter kann die Basisstation 101 bestimmen, eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden, zusätzlich basierend darauf, wenn die bestimmte Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes kleiner oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes ist, und ein Senden mit einer maximalen Strahlbreite zu verwenden, wenn die bestimmte Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes größer als der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes ist.
  • Durch die Bestimmung, eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung in einigen Situationen zu verwenden und ein Senden mit maximaler Strahlbreite in anderen Situationen, sucht die vorliegende Erfindung eine Wahrscheinlichkeit zu optimieren, dass ein Signal, das von der Basisstation 101 gesandt wird, durch die Kommunikationseinheit 110 empfangen wird, während sie das Potential für eine Interferenz der Sendung zur Kommunikationseinheit 110 mit Sendungen zu anderen Kommunikationseinheiten im Sektor 131 minimiert, um somit die Verwendung der Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung zu optimieren. Eine Differenz zwischen der Richtung von der Basisstation 101 zur Kommunikationseinheit 110 und der Ankunftsrichtung der Signale, die von der Kommunikationseinheit 110 empfangen werden, die einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, zeigt, dass eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung, die einen Strahl einer Antennenanordnung in der Richtung der maximal empfangenen Signalstärke fokussiert, zu einem fehlausgerichteten Antennenstrahl führen würde. In einem solchen Fall würde die Verwendung einer maximalen Antennenstrahlbreite den Empfang eines Signals, das von der Basisstation 101 gesendet wurde, durch die Kommunikationseinheit 110 besser gewährleisten. Weiterhin kann die Basisstation durch die Überwachung einer Änderungsrate eines Signalqualitätsmaßes bestimmen, ob eine Kommunikationseinheit ein leicht fehlgerichtetes Signal nicht akzeptabel empfangen kann, beispielsweise weil die Kommunikationseinheit hinter einem Gebäude vorbeigeht oder sich durch eine Straßenschlucht bewegt, und eine Diffraktion oder Diffusion einer Sendung mit maximaler Strahlbreite kann passender sein. Zusätzlich sollte, wenn sich die Kommunikationseinheit 110 innerhalb einer vorbestimmten Distanz zur Basisstation befindet, eine Sendung mit maximaler Strahlbreite eine ausreichende Energie haben, um die Kommunikationseinheit 110 zu erreichen, wohingegen es sein kann, dass ein schmal fokussierter Strahl nicht mit den Bewegungen der Kommunikationseinheit 110 Schritt halten kann.
  • 5 ist ein logisches Flussdiagramm 500 der Schritte, die durch eine Kommunikationseinheit ausgeführt werden, um zu bestimmen, ob eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung zu verwenden ist, und um somit die Verwendung der Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu optimieren. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung eine Basisstation, die eine Antennenanordnung einschließt, die mehrere Antennen umfasst. Die Kommunikationsvorrichtung umfasst weiter mehrere Empfängereinheiten, worin jede Antenne der mehreren Antennen mit einer getrennten Empfängereinheit der mehreren Empfängereinheiten gekoppelt ist, einen Prozessor, der mit jeder der mehreren Empfängereinheiten gekoppelt ist, und einen Speicher, der mit dem Prozessor gekoppelt ist.
  • Der logische Fluss beginnt (501), wenn die Kommunikationsvorrichtung, vorzugsweise eine Basisstation, einen Ort einer Kommunikationseinheit, vorzugsweise eines zellularen Telefons oder eines Funktelefons, bestimmt (502). Vorzugsweise bestimmt die Kommunikationsvorrichtung den Ort der Kommunikationseinheit auf der Basis der Ankunftszeit eines Signals an jeder der mehreren Kommunikationsvorrichtungen und durch eine Bezugnahme auf eine Standortdatenbank, die den geographischen Ort jeder der vielen Kommunikationsvorrichtungen speichert. Die Kommunikationsvorrichtung bestimmt (503) ihren eigenen Ort, vorzugsweise durch Bezugnahme auf die Standortdatenbank, und bestimmt (504) eine Distanz zwischen dem Ort der Kommunikationsvorrichtung und dem Ort der Kommunikationseinheit. Die Kommunikationsvorrichtung vergleicht (505) die bestimmte Distanz mit einem vorbestimmten Distanzschwellwert und bestimmt (506), ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung verwendet werden soll.
  • Wenn die bestimmte Distanz kleiner oder gleich dem vorbestimmten Distanzschwellwert ist, so bestimmt (507) die Kommunikationsvorrichtung mit einer maximalen Strahlbreite zu senden, und der logische Fluss endet (508). Wenn die bestimmte Distanz größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist, dann bestimmt die Kommunikationsvorrichtung auch eine Ankunftsrichtung (DOA) vor der Bestimmung, eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung zu verwenden.
  • Um eine DOA zu bestimmen, empfängt (509) die Kommunikationsvorrichtung ein Signal von der Kommunikationseinheit über eine erste Antenne der mehreren Antennen, um ein erstes empfangenes Signal zu erzeugen, und empfängt (510) das Signal von der Kommunikationseinheit über eine zweite Antenne der mehreren Antennen, um ein zweites empfangenes Signal zu erzeugen. Die Kommunikationsvorrichtung bestimmt (511) dann eine DOA des Signals auf der Basis des ersten empfangenen Signals und des zweiten empfangenen Signals. In der bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Kommunikationsvorrichtung eine Ankunftszeit des ersten empfangenen Signals und eine Ankunftszeit des zweiten empfangenen Signals. Alternativ bestimmt die Kommunikationsvorrichtung eine Phase des ersten empfangenen Signals und eine Phase des zweiten empfangenen Signals. Die Kommunikationsvorrichtung bestimmt dann eine DOA des Signals durch das Ausführen eines DOA-Algorithmus, der im Speicher gespeichert ist, und basierend auf den Ankunftszeiten oder alternativ den Phasen der ersten und zweiten empfangenen Signale. Die bestimmte DOA des Signals bildet eine geschätzte geographische Richtung zur Kommunikationseinheit von der Kommunikationsvorrichtung auf der Basis des Signals, das durch die Kommunikationsvorrichtung von der Kommunikationseinheit empfangen wurde.
  • Die Kommunikationsvorrichtung bestimmt (512) eine Richtung von der Kommunikationsvorrichtung zum bestimmten Ort der Kommunikationseinheit und vergleicht (513) dann die Richtung mit der DOA des Signals. In der bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Kommunikationsvorrichtung einen ersten Vektor auf der Basis der Richtung und bestimmt einen zweiten Vektor auf der Basis der DOA. Die Kommunikationsvorrichtung vergleicht dann die beiden Vektoren und bestimmt (514) eine Differenz zwischen der Richtung und der DOA auf der Basis des Vergleichs der zwei Vektoren, wobei die Differenz als eine Winkeldifferenz (das ist ein Kreuzungswinkel) zwischen den zwei Vektoren bestimmt wird.
  • Die Kommunikationsvorrichtung vergleicht (515) die bestimmte Differenz zwischen den ersten und den zweiten Vektoren, das ist den Kreuzungswinkel, mit einem vorbestimmten Differenzschwellwert, vorzugsweise einem vorbestimmen Winkelschwellwert, und bestimmt (516) auf der Basis des Vergleichs, ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist. Wenn die bestimmte Differenz größer als der vorbestimmte Winkelschwellwert ist, so bestimmt (517) die Kommunikationsvorrichtung, eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung nicht zu verwenden und stattdessen ein Senden mit einer maximalen Strahlbreite zu verwenden, und der logische Fluss endet (508). Wenn die bestimmte Differenz kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkelschwellwert ist, bestimmt die Kommunikationsvorrichtung weiter eine Änderungsrate eines Signalqualitätsmaßes vor der Bestimmung, die Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden.
  • Um eine Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes zu bestimmen, empfängt (518) die Kommunikationsvorrichtung ein erstes Signal der vielen Signale, die zur Kommunikationsvorrichtung durch die Kommunikationseinheit gesendet werden, und bestimmt (519) ein erstes Signalqualitätsmaß auf der Basis des ersten Signals. Die Kommunikationsvorrichtung empfängt (520) auch ein zweites Signal der vielen Signale und bestimmt (521) ein zweites Signalqualitätsmaß auf der Basis des zweiten Signals, wenn das zweite Signal sich vom ersten Signal unterscheidet. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Signalqualitätsmaße jeweils ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR); Fachleute werden jedoch erkennen, dass andere Signalqualitätsmaße hier verwendet werden können, wie die Signalleistung oder die Bitfehlerrate, ohne von der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Kommunikationsvorrichtung vergleicht (522) das erste Signalqualitätsmaß mit dem zweiten Signalqualitätsmaß und bestimmt (523) eine Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes auf der Basis des Vergleichs der ersten und zweiten Signalqualitätsmaße.
  • Die Kommunikationsvorrichtung vergleicht (524) die Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes und bestimmt (525), ob eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden ist. Wie detailliert oben angegeben ist, ist der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate die maximale Rate der Verschlechterung der Signalqualität, die von der Kommunikationsvorrichtung toleriert wird, durch einen Schwund oder Hindernisse oder andere Faktoren, bevor die Kommunikationsvorrichtung bestimmt, die Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung nicht zu verwenden. Wenn die Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes größer als der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate ist, verwendet (526) die Kommunikationsvorrichtung ein Senden mit maximaler Strahlbreite, und der logische Fluss endet (598). Wenn die bestimmte Änderungsrate kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate ist, und die bestimmte Distanz größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist, und die Winkeldifferenz kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkelschwellwert ist, verwendet (527) die Kommunikationsvorrichtung eine Technik zur Strahlformung einer Antenne, und der logische Fluss endet (508).
  • Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vergleicht jede der drei Bestimmungen (das ist die bestimmte Distanz zur Kommunikationseinheit, die bestimmte Differenz zwischen der Richtung zur Kommunikationseinheit und der DOA, und die bestimmte Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes) mit drei jeweiligen Schwellwerten (das ist der vorbestimmte Distanzschwellwert, der vorbestimmte Differenzschwellwert und der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes) vor der Bestimmung, eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung zu verwenden. Fachleute werden jedoch erkennen, dass nicht alle Schritte (501) bis (527) notwendig sind, damit die Kommunikationsvorrichtung bestimmen kann, ob eine Technik zur Strahlformung der Antenneanordnung zu verwenden ist. In einer ersten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt eine Kommunikationsvorrichtung die Schritte (502) bis (506) aus. Dann sendet, wenn die bestimmte Distanz kleiner oder gleich dem vorbestimmten Distanzschwellwert ist (Schritt (506)), die Antennenanordnung (507) mit maximaler Strahlbreite, und der logische Fluss endet (508). Wenn die bestimmte Distanz größer als der vorbestimmte Distanzschwellwert ist (Schritt (506)), dann verwendet die Antennenanordnung eine Antennenstrahlformungstechnik (Schritt (527), und der logische Fluss endet.
  • In einer zweiten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt eine Kommunikationsvorrichtung die Schritte (502) und (509) bis (516) aus. Dann sendet (517), wenn die bestimmte Differenz zwischen dem Ort der Kommunikationsvorrichtung und der DOA größer als der vorbestimmte Differenzschwellwert ist (Schritt (516)), die Antennenanordnung mit maximaler Strahlbreite, und der logische Fluss endet (508). Wenn die bestimmte Distanz kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Differenzschwellwert ist (Schritt (516)), dann verwendet die Antennenanordnung eine Antennenstrahlformungstechnik (Schritt (527)), und der logische Fluss endet (508).
  • In einer dritten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt eine Kommunikationsvorrichtung die Schritte (518) bis (525) aus. Dann sendet (526), wenn die bestimmte Differenz zwischen dem Ort der Kommunikationsvorrichtung und der DOA größer als der vorbestimmte Differenzschwellwert ist (Schritt (525)), die Antennenanordnung mit maximaler Strahlbreite, und der logische Fluss endet (508). Wenn die bestimmte Distanz kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Differenzschwellwert ist (Schritt (525)), verwendet (527) die Antennenanordnung eine Antennenstrahlformungstechnik, und der logische Fluss endet (508).
  • Insgesamt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Optimieren der Verwendung einer Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung durch das Bestimmen, ob eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung für das Senden eines RF-Signals durch eine Kommunikationsvorrichtung, vorzugsweise eine Basisstation, an eine Kommunikationseinheit zu verwenden ist. Die Basisstation umfasst eine Antennenanordnung, wobei die Antennenanordnung mehrere Antennen einschließt. Die Basisstation bestimmt einen geographischen Ort der Kommunikationseinheit, eine Richtung von der Basisstation zum bestimmten Ort der Kommunikationseinheit, und eine DOA eines Signals, das durch die Basisstation von der Kommunikationseinheit über jede der mehreren Antennen empfangen wird. Die Basisstation vergleicht die Richtung mit der DOA, bestimmt eine Differenz auf der Basis des Vergleichs, und vergleicht die bestimmte Differenz mit einem vorbestimmten Differenzschwellwert. Die Basisstation bestimmt auch eine Distanz zwischen der Basisstation und der Kommunikationseinheit, und vergleicht die bestimmte Distanz mit einem vorbestimmten Distanzschwellwert. Die Basisstation bestimmt auch mehrere Signalqualitätsmaße auf der Basis von Signalen, die von der Kommunikationseinheit empfangen werden, bestimmt eine Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes auf der Basis der mehreren Signalqualitätsmaße und vergleicht die bestimmte Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes. Auf der Basis der Vergleiche der bestimmten Differenz, der bestimmten Distanz und der bestimmten Änderungsrate des Signalqualitätsmaßes mit den jeweiligen Schwellwerten bestimmt die Basisstation, ob eine Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung zu verwenden ist.
  • Durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung optimiert eine Basisstation eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Signal, das von der Basisstation gesendet wird, von der Kommunikationseinheit empfangen wird, während sie das Potential für eine Interferenz des Sendens an die Kommunikationseinheit mit Sendungen an andere Kommunikationseinheiten minimiert. Die vorliegende Erfindung optimiert die Verwendung der Technik zur Strahlformung einer Antennenanordnung durch das Vorsehen der Verwendung eines Sendens mit maximaler Strahlbreite in einer Umgebung, wo Schwund oder das Vorhandensein von Hindernissen zwischen der Kommunikationseinheit und der Basisstation in einem fehlgerichteten Signal mündet, wenn eine Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung verwendet wird, wobei es sein kann, dass dieses fehlgerichtete Signal von der Kommunikationseinheit nicht akzeptabel empfangen wird. In einer Umgebung, wo jedoch der Einfluss des Schwundes und von Hindernissen nicht so groß ist, optimiert die vorliegende Erfindung die Verwendung der Technik zur Strahlformung der Antennenanordnung durch das Verwenden der Technik zur Stahlformung der Antennenanordnung, was zu einem gerichteten Signal führt, das minimale Interferenzen mit Sendungen an Kommunikationseinheiten in der Nähe erzeugt.
  • Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf spezielle Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und den Details hier vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (16)

  1. Verfahren in einem drahtlosen Telekommunikationssystem (100), wobei das System eine Kommunikationsvorrichtung (101, 102, 103) einschließt, wobei die Kommunikationsvorrichtung eine Antennenanordnung (141, 142, 143) umfasst, die mehrere Antennen (144, 145, 146, 147, 148, 149) umfasst, zum Bestimmen, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll und wobei dadurch die Verwendung der Technik zur Antennenfeld-Strahlformung optimiert wird, wobei das Verfahren umfasst: – Bestimmen einer Richtung (404) von der Kommunikationsvorrichtung (101) zu einem Ort einer Kommunikationseinheit (110); – Empfangen eines Signals von der Kommunikationseinheit über eine erste Antenne der mehreren Antennen, um ein erstes empfangenes Signal zu erzeugen; – Empfangen des Signals von der Kommunikationseinheit über eine zweite Antenne der mehreren Antennen, um ein zweites empfangenes Signal zu erzeugen; – Bestimmen einer Ankunftsrichtung des Signals auf Grundlage des ersten empfangenen Signals und des zweiten empfangenen Signals; – Vergleichen von der Richtung zu dem Ort der Kommunikationsvorrichtung mit der Ankunftsrichtung des Signals; – Bestimmen einer Differenz (408) zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung auf Grundlage des Vergleichs; und – Bestimmen, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, auf Grundlage der bestimmten Differenz.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Schritt des Vergleichens der bestimmten Differenz mit einem vorbestimmten Differenz-Schwellwert, und wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, auf der Grundlage des Vergleichens der bestimmten Differenz (408) mit dem vorbestimmten Differenz-Schwellwert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens einer Ankunftsrichtung des Signals die Schritte umfasst: – Bestimmen einer Ankunftszeit des ersten empfangenen Signals; – Bestimmen einer Ankunftszeit des zweiten empfangenen Signals; und – Bestimmen einer Ankunftsrichtung des Signals auf Grundlage der Ankunftszeit des ersten empfangenen Signals und der Ankunftszeit des zweiten empfangenen Signals.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens einer Ankunftsrichtung des Signals die Schritte umfasst: – Bestimmen einer Phase des ersten empfangenen Signals; – Bestimmen einer Phase des zweiten empfangenen Signals; und – Bestimmen einer Ankunftsrichtung des Signals auf Grundlage der Phase des ersten empfangenen Signals und der Phase des zweiten empfangenen Signals.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vergleichens der Richtung zu dem Ort der Kommunikationseinheit mit der Ankunftsrichtung des Signals die Schritte umfasst: – Bestimmen eines ersten Vektors (404) auf Grundlage der Richtung; – Bestimmen eines zweiten Vektors (406) auf Grundlage der Ankunftsrichtung; und – Vergleichen des ersten Vektors mit dem zweiten Vektor.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Bestimmens einer Differenz zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung einen Schritt des Bestimmens einer Winkeldifferenz (408) zwischen dem ersten Vektor und dem zweiten Vektor umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend einen Schritt des Vergleichens der Winkeldifferenz mit einem vorbestimmten Winkel-Schwellwert, und wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll auf der Grundlage des Vergleichens des Winkeldifferenz mit dem vorbestimmten Winkel-Schwellwert.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend die Schritte: – Bestimmen eines Ort der Kommunikationsvorrichtung; – Bestimmen einer Distanz (402) zwischen der Kommunikationseinheit und der Kommunikationsvorrichtung; – Vergleichen der bestimmten Distanz mit einem vorbestimmten Distanz-Schwellwert; und – wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, auf der Grundlage der bestimmten Differenz (408) zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung und dem Vergleichen der bestimmten Distanz (402) mit dem vorbestimmten Distanz-Schwellwert.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kommunikationsvorrichtung mehrere Signale von der Kommunikationseinheit empfängt und wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: – Empfangen eines ersten Signals der mehreren Signale von der Kommunikationseinheit; – Bestimmen einer ersten Signalgütemetrik auf Grundlage des ersten Signals; – Empfangen eines zweiten Signals der mehreren Signale von der Kommunikationseinheit; – Bestimmen einer zweiten Signalgütemetrik auf Grundlage des zweiten Signals; – Vergleichen der ersten Signalgütemetrik mit der zweiten Signalgütemetrik, um eine Änderungsrate der Signalgütemetrik zu erzeugen; und – wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld- Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, auf der Grundlage der bestimmten Differenz zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung, dem Vergleichen der bestimmten Distanz mit dem vorbestimmten Distanz-Schwellwert, und auf der Änderungsrate der Signalgütemetrik.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter umfassen die Schritte: – Vergleichen der bestimmten Differenz zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung mit einem vorbestimmen Differenz-Schwellwert; – Vergleichen der Änderungsrate der Signalgütemetrik mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik; und – wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, dass eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung nicht eingesetzt werden soll, wenn die vorbestimmt Differenz größer als der vorbestimmte Differenzschwellwert ist, die bestimmte Distanz kleiner als der vorbestimmter Distanzschwellwert ist, oder die Änderungsrate der Signalgütemetrik größer als der vorbestimmter Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik ist, und des Bestimmens, dass eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, wenn die vorbestimmt Differenz kleiner als der vorbestimmte Differenz-Schwellwert ist, wenn die bestimmte Distanz größer als der vorbestimmter Distanz-Schwellwert ist, und wenn die Änderungsrate der Signalgütemetrik kleiner als der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kommunikationsvorrichtung mehrere Signale von der Kommunikationseinheit empfangt und wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: – Empfangen eines ersten Signals der mehreren Signalen von der Kommunikationseinheit; – Bestimmen einer ersten Signalgütemetrik auf Grundlage des ersten Signals; – Empfangen eines zweiten Signals der mehreren Signalen von der Kommunikationseinheit; – Bestimmen einer zweiten Signalgütemetrik auf Grundlage des zweiten Signals; – Vergleichen der ersten Signalgütemetrik mit der zweiten Signalgütemetrik; und – wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, auf der Grundlage der bestimmten Differenz zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung, und auf dem Vergleich der ersten Signalgütemetrik mit der zweiten Signalgütemetrik.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, weiter umfassend die Schritte: – Bestimmen einer Änderungsrate der Signalgütemetrik auf Grundlage des Vergleichs der ersten Signalgütemetrik mit der zweiten Signalgütemetrik; – Vergleichen der Änderungsrate der Signalgütemetrik mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik; und – wobei der Schritt des Bestimmens, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, einen Schritt des Bestimmens umfasst, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll, auf der Grundlage der bestimmten Differenz zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung, und auf dem Vergleich der ersten Änderungsrate der Signalgütemetrik mit dem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik.
  13. Vorrichtung, umfassend eine Kommunikationsvorrichtung (101, 102, 103), die einschließt: – eine Antennenfeld (141, 142, 143) mit einer ersten Antenne (144, 146, 148), die ein Signal von einer Kommunikationseinheit (110) empfängt, um ein erstes empfangenes Signal zu erzeugen und einer zweiten Antenne (145, 147, 149), die das Signal von der Kommunikationseinheit empfängt, um ein zweites empfangenes Signal zu erzeugen; – einen Prozessor (124), der an das Antennenfeld gekoppelt ist, der einen geographischen Ort der Kommunikationseinheit bestimmt, eine Richtung von der Kommunikationsvorrichtung zu dem geographischen Ort der Kommunikationseinheit bestimmt, eine Ankunftszeit des ersten empfangenen Signals bestimmt, eine Ankunftszeit des zweiten empfangenen Signals bestimmt, einen Ankunftsrichtung des Signals von der Kommunikationseinheit auf Grundlage der Ankunftszeit jedes des ersten und zweiten empfangenen Signale bestimmt, die Richtung mit der Ankunftsrichtung vergleicht, einen Differenz (408) zwischen der Richtung und der Ankunftsrichtung auf Grundlage des Vergleichs bestimmt, die bestimmte Differenz mit einem vorbestimmten Differenz-Schwellwert vergleicht und die Verwendung einer Technik zur Antennenfeld-Strahlformung optimiert, durch Bestimmen, ob die Technik zur Antennenfeld-Strahlformung verwendet werden soll, auf Grundlage des Vergleichs der bestimmten Differenz mit dem vorbestimmten Differenz-Schwellwert; und – einen Speicher (212), welcher mit dem Prozessor gekoppelt ist, der den bestimmten Ort der Kommunikationsvorrichtung, den vorbestimmten Differenz-Schwellwert und einen Algorithmus für die Ankunftsrichtung speichert.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Prozessor weiter eine Distanz (402) zwischen der Kommunikationseinheit (110) und dem Standort der Basis (101) bestimmt, die bestimmte Distanz mit einen vorbestimmten Distanz-Schwellwert vergleicht und bestimmt, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden soll auf der Grundlage des Vergleichens der bestimmten Differenz (408) mit dem vorbestimmten Differenz-Schwellwert und auf dem Vergleich der bestimmten Distanz (402) mit dem vorbestimmten Distanz-Schwellwert und wobei der vorbestimmte Distanz-Schwellwert in dem Speicher gespeichert wird.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Prozessor weiter mehrere Signale von der Kommunikationseinheit empfangt, eine erste Signalgütemetrik für ein erstes Signal der mehreren Signalen bestimmt, ein zweites Signal der mehrere Signale von der Kommunikationseinheit empfangt, eine zweite Signalgütemetrik für das zweite Signal bestimmt, die erste Signalgütemetrik mit der zweiten Signalgütemetrik vergleicht, um eine Änderungsrate der Signalgütemetrik zu erzeugen, die Änderungsrate der Signalgütemetrik mit einem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik vergleicht und bestimmt, ob eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung eingesetzt werden, auf der Grundlage des Vergleichens der bestimmten Differenz mit dem vorbestimmten Differenz-Schwellwert, der Vergleich der bestimmten Distanz mit dem vorbestimmten Distanz-Schwellwert und der Vergleich der Änderungsrate der Signalgütemetrik mit dem vorbestimmten Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik und wobei der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik in dem Speicher gespeichert wird.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Prozessor bestimmt, eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung nicht einzusetzen, wenn die bestimmte Differenz größer als der vorbestimmte Differenz-Schwellwert ist, die bestimmte Distanz kleiner als der vorbestimmte Distanz-Schwellwert ist, oder die Änderungsrate der Signalgütemetrik größer als der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik ist und bestimmt, eine Technik zur Antennenfeld-Strahlformung einzusetzen, wenn die bestimmte Differenz kleiner als der vorbestimmte Differenz-Schwellwert ist, wenn die bestimmte Distanz größer als der vorbestimmte Distanz-Schwellwert ist, und wenn die Änderungsrate der Signalgütemetrik kleiner als der vorbestimmte Schwellwert der Änderungsrate der Signalgütemetrik ist.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6369756B1 (en) * 2000-03-28 2002-04-09 Nokia Networks Oy Method and apparatus for optimizing the usage of an antenna array beamforming technique
US7313391B2 (en) * 2000-09-26 2007-12-25 Andrew Corporation Modeling of RF point source reference for analysis of wireless signal propagation
JP3540754B2 (ja) * 2001-02-06 2004-07-07 株式会社日立製作所 位置算出方法、位置算出装置及びそのプログラム
US7529537B2 (en) * 2001-05-14 2009-05-05 International Business Machines Corporation System and method for providing personal and emergency service hailing in wireless network
US20030114169A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-19 Hitachi, Ltd. Method and system for detecting the position of mobile station
US7755652B2 (en) * 2002-01-07 2010-07-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Color flat panel display sub-pixel rendering and driver configuration for sub-pixel arrangements with split sub-pixels
JP3956739B2 (ja) * 2002-03-27 2007-08-08 日本電気株式会社 マルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法
JP3895228B2 (ja) * 2002-05-07 2007-03-22 松下電器産業株式会社 無線通信装置および到来方向推定方法
WO2003096560A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-20 Ipr Licensing, Inc. Antenna adaptation in a time division duplexing system
FI20021094A0 (fi) * 2002-06-07 2002-06-07 Nokia Corp Yhteyden varmistaminen radiojärjestelmässä
RU2254682C1 (ru) * 2003-10-27 2005-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Алгоритм" Способ радиосвязи в беспроводной локальной сети
US7428408B2 (en) * 2004-09-20 2008-09-23 Interdigital Technology Corporation Method for operating a smart antenna in a WLAN using medium access control information
US7917176B2 (en) 2006-02-14 2011-03-29 Nec Laboratories America, Inc. Structured codebook and successive beamforming for multiple-antenna systems
US7570713B2 (en) * 2006-06-14 2009-08-04 Harris Stratex Networks, Inc. System and method for anticipatory receiver switching based on signal quality estimation
US7642988B1 (en) 2006-06-19 2010-01-05 Sprint Communications Company L.P. Multi-link antenna array configured for cellular site placement
US7881752B1 (en) * 2006-06-19 2011-02-01 Sprint Communications Company L.P. Hybrid architecture that combines a metropolitan-area network fiber system with a multi-link antenna array
JP5461997B2 (ja) * 2006-12-19 2014-04-02 エアゲイン、インコーポレイテッド 最適化された指向性のmimoアンテナシステム
KR101366332B1 (ko) * 2007-04-19 2014-02-21 엘지전자 주식회사 통신 시스템에서의 데이터 블록 재전송 방법
US8090377B2 (en) * 2007-06-26 2012-01-03 Cisco Technology, Inc. Method and system for using signal quality information
US7941108B2 (en) * 2007-06-26 2011-05-10 Cisco Technology, Inc. Method and system for automatically identifying wireless signal quality of a region
US8965276B2 (en) * 2007-08-31 2015-02-24 Allen-Vanguard Corporation Radio antenna assembly and apparatus for controlling transmission and reception of RF signals
KR101412174B1 (ko) * 2007-10-17 2014-06-26 삼성전자주식회사 이동통신 시스템의 복호 장치 및 방법
JP5107069B2 (ja) * 2008-01-25 2012-12-26 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動通信システムで使用される基地局装置及び方法
US8437769B1 (en) * 2008-02-19 2013-05-07 Sprint Spectrum L.P. Method and system for selecting a length of a preamble transmitted in an access probe
US8738981B2 (en) * 2008-10-24 2014-05-27 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for H-ARQ scheduling in a wireless communication system
JP5500165B2 (ja) * 2009-03-09 2014-05-21 日本電気株式会社 ランク推定装置、受信機、通信システム、ランク推定方法及びプログラム記録媒体
US8515378B2 (en) * 2009-06-15 2013-08-20 Agc Automotive Americas R&D, Inc. Antenna system and method for mitigating multi-path effect
WO2011131210A1 (en) * 2010-04-20 2011-10-27 Telecom Italia S.P.A. Method and system for wireless communications, corresponding network and computer
GB2483279A (en) 2010-09-02 2012-03-07 Skype Ltd Automatic call re-establishment in dependence upon the condition of the connection.
JP5742474B2 (ja) * 2011-05-27 2015-07-01 富士通株式会社 無線通信装置,無線通信システム及び無線通信方法
US9306640B2 (en) * 2012-09-07 2016-04-05 Qualcomm Incorporated Selecting a modulation and coding scheme for beamformed communication
JP6087019B2 (ja) 2013-03-15 2017-03-01 エージーシー オートモーティヴ アメリカズ アールアンドディー,インコーポレイテッド 特性増強スリットを有する透明領域を備える窓組立体
WO2015036020A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna device and method for controlling focusing of an antenna beam of an antenna array
KR20160046228A (ko) * 2014-10-20 2016-04-28 한국전자통신연구원 빔 형성 방법 및 장치
US9635627B2 (en) * 2014-11-12 2017-04-25 Nokia Solutions And Networks Oy Connection reliability and managing interference created by beamforming
US10720704B2 (en) * 2015-09-17 2020-07-21 Gilat Satellite Networks Ltd. Mobile antenna tracking
EP3487224A1 (de) * 2016-08-12 2019-05-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Verfahren zum umschalten eines signalübertragungsmodus, basisstation und endgerätevorrichtung
US10454553B2 (en) 2017-03-01 2019-10-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Beam forming method for a transmitting antenna and a device thereof
US10098085B1 (en) * 2017-06-05 2018-10-09 Cisco Technology, Inc. Detecting a location of a wireless device
US10411765B2 (en) * 2017-12-22 2019-09-10 Motorola Mobility Llc Body detection using near field millimeter wave scattering
CN110247689B (zh) * 2018-03-09 2023-02-03 深圳捷豹电波科技有限公司 终端的通信区域分配方法、装置、通信设备及存储介质
US10701681B1 (en) * 2019-03-29 2020-06-30 At&T Intellectual Property I, L.P. Coordinated beam forming for 5G or other next generation network
US11445382B2 (en) 2020-08-09 2022-09-13 Shenzhen Jaguar Wave Technology Ltd. Communication zone allocation method of terminal, device therefor, and communication equipment

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596330A (en) * 1992-10-15 1997-01-21 Nexus Telecommunication Systems Ltd. Differential ranging for a frequency-hopped remote position determination system
US5844522A (en) * 1995-10-13 1998-12-01 Trackmobile, Inc. Mobile telephone location system and method
US5680142A (en) * 1995-11-07 1997-10-21 Smith; David Anthony Communication system and method utilizing an antenna having adaptive characteristics
US5945948A (en) * 1996-09-03 1999-08-31 Motorola, Inc. Method and apparatus for location finding in a communication system
US5936569A (en) * 1997-12-02 1999-08-10 Nokia Telecommunications Oy Method and arrangement for adjusting antenna pattern
US6195037B1 (en) * 1999-06-01 2001-02-27 Motorola, Inc. Method and apparatus for increased system capacity using antenna beamforming
US6377636B1 (en) * 1999-11-02 2002-04-23 Iospan Wirless, Inc. Method and wireless communications system using coordinated transmission and training for interference mitigation
US6369756B1 (en) * 2000-03-28 2002-04-09 Nokia Networks Oy Method and apparatus for optimizing the usage of an antenna array beamforming technique

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