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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlformungsverfahren für intelligente
Gruppenantennen, und sie betrifft insbesondere ein Strahlformungsverfahren
für vertikal
ausgerichtete intelligente Antennen, die in zweidimensionalen Feldern
(Arrays) angeordnet sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Intelligente
Gruppenantennen, auch adaptive Gruppenantennen genannt, bestehen
aus Antennen mit geringem Antennengewinn, die zu einem Kombinations-/Strahlformungsnetz
verbunden sind. Intelligente Antennen können durch Erhöhung der Reichweite,
Ausfüllung
von Löchern
und verbesserte Gebäudedurchdringung
einen besseren Versorgungsgrad sicherstellen. Durch Verbesserung
des Sendens und des Empfangs an der Basisstation können die
hinnehmbaren Funkfelddämpfungen
erhöht werden,
wodurch die Reichweite der Basisstation vergrößert werden kann. Durch die
Verwendung intelligenter Antennen an der Basisstation können die zu
Beginn anfallenden Installationskosten eines Funknetzes gesenkt
werden; wenn das System dann stärker
genutzt wird, kann die Systemkapazität erhöht werden, indem zusätzliche
Zellenstandorte hinzugefügt
werden und der Bereich der existierenden Basisstationen verkleinert
wird.
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Digitale
Strahlformung, durch die intelligente Gruppenantennen auf zweckmäßige Weise
implementiert werden, wird als eines der viel versprechendsten Verfahren
für in
naher Zukunft zu schaffende Mobilfunknetze wie etwa UMTS-Netze angesehen.
Lineare und planare Gruppenantennen werden normalerweise als in
Frage kommende Antennentypen betrachtet, da sie im Vergleich zu
anderen Antennentypen wie etwa Kreisgruppenantennen niedrige Nebenkeulen-Richtfaktoren
erzeugen. Wenn eine Kommunikations-Gruppenantenne hohe Nebenkeulen
im Beam Pattern (Strahlmuster) erzeugt, so verursacht sie in bestimmten
Richtungen starke Störsignale
für mobile
Endgeräte,
was für Übertragungen
auf der Abwärtsstrecke
ein ernstes Problem sein kann.
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In
der aktuellen UTRAN-Spezifikation (R'99) ist ein Schema einer Sende-Diversity
vorgesehen, das auf der Rückmeldeinformation
von mobilen Endgeräten
basiert. Die Idee besteht darin, unterschiedliche Signale mit konstanter
Leistung von zwei verschiedenen Antennen aus an alle mobilen Endgeräte in einer
Zelle zu senden. Die mobilen Endgeräte melden die Stärke und
Phase des Signals regelmäßig an die
Basisstation, woraufhin die Basisstation ihre Antennengewichte für die Übertragung
spezieller Signale anpasst. Gegenwärtig existiert innerhalb von 3GPP
ein Plan, das Schema der Sende-Diversity
auf vier Antennen zu erweitern; derzeit ist es jedoch unwahrscheinlich,
dass ein solches Verfahren jemals noch weiter auf eine größere Anzahl
von Antennen erweitert wird.
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In
GB2111311 wird eine adaptive
Gruppenantenne beschrieben, welche den Elementen einer Kreisgruppenantenne
vor der Verarbeitung Einschränkungen
bezüglich
der Phasenmoden auferlegt.
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In
US6188915 wird die Optimierung
von Gewichtskoeffizienten für
eine Phased-Array-Antenne mit Hilfe eines iterativen Prozesses beschrieben.
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US6226531 betrifft eine
Breitbandrichtfunk-Basisstation mit einem Phased-Array-Verarbeitungs-Teilsystem,
das mehrere Gruppen von Elementen aufweist.
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In
US4425567 wird ein Strahlformungsnetz für eine Kreisgruppenantenne
mit einem Summenmuster-Netz zur Erzeugung von Signalgewichten beschrieben.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Antennenanordnung
bereitzustellen, die für
die Verwendung in einer Basisstation eines Zellularnetzes geeignet
ist. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine Antennenanordnung bereitzustellen,
die in der Lage ist, die Kapazität
einer Basisstation eines Zellularnetzes zu erhöhen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine intelligente Basisstations-Antennenanordnung ein
zweidimensionales Feld von rundstrahlenden Antennenelementen; wobei
gespeicherte Sätze
von Strahlformungs-Gewichten, die für spezielle Strahlrichtungen
optimiert sind, das Feld in die Lage versetzen, Richtstrahlen für die Abwärtsstrecken
zu erzeugen; wobei die Gruppenantenne aus Antennenelementen besteht,
die in eine Anzahl von Untergruppen (Sub-Arrays) unterteilt sind;
wobei ein Pilot-Antennenelement aus jeder Untergruppe gemeinsame Steuerkanalsignale
ausstrahlt, wobei die Gruppenantenne eventuelle Rückmeldesignale
empfängt,
die von mobilen Endgeräten
im Versorgungsbereich der Basisstation zurückgesendet werden; wobei die
Anordnung gespeicherte Gewichtsdaten und Empfangsrichtungsdaten
zusammen mit Rückmeldebereichsdaten
anwendet, um die Gruppenantenne in die Lage zu versetzen, Richtstrahlen
für die
Abwärtsstrecken
im Azimut in der Richtung des besagten mobilen Endgerätes zu erzeugen.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird eine Basisstations-Anordnung bereitgestellt, welche
das in 3GPP vorgeschlagene Verfahren zur Signalisierung von Rückmeldeinformationen
nutzt. Dieses Verfahren wurde speziell für die Abwärtsstrecken-Strahlformung in
UTRAN entwickelt, es kann jedoch auch für die Aufwärtsstrecken-Strahlformung sowie
in anderen drahtlosen Kommunikationssystemen angewendet werden.
Ein Pilotsignal (gemeinsames Steuerkanalsignal) kann von einer Antenne
für eine
Untergruppe gesendet werden; Rückmeldesignale
können
verwendet werden, um die Bestimmung eines geeigneten Satzes von
Gewichten zu unterstützen.
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Bei
einer Ausführungsform
wird somit eine Anordnung vorgesehen, welche Beam Patterns mit niedrigen
Nebenkeulen für
zweidimensionale Felder erzeugt. Ein weiterer Aspekt betrifft das
Verfahren zur Signalisierung von Rückmeldeinformationen, das gegenwärtig von
3GPP für
vier Antennen in großen
Feldern in Betracht gezogen wird. Die Erfindung ist für CDMA-Zellularfunknetze
geeignet, wie sie gegenwärtig
für Zellularfunknetze
der dritten Generation bestimmt sind, und für andere Funksysteme, wie etwa
TDMA-Systeme und Funk-LANs.
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Ein
regelmäßiges zweidimensionales
Feld von rundstrahlenden Antennen und insbesondere eine Kreisgruppenantenne
weist gegenüber
linearen und planaren Gruppenantennen eine Reihe von Vorteilen für die Anwendung
intelligenter Antennen in Zellularfunknetzen auf. Wenn Elemente
mit Rundstrahl-Patterns in der horizontalen Ebene verwendet werden,
ist jedes Antennenelement oder zumindest ein hoher Anteil der Antennenelemente
in der Lage, zum Senden und zum Empfang von Funksignalen beizutragen,
was somit unter anderem die folgenden Vorteile bewirkt: niedrige
Kosten der linearen Leistungsverstärker (Linear Power Amplifiers,
LPA) aufgrund niedrigerer Anforderungen an die Leistungshandhabung;
höherer
Antennengewinn; höherer Spatial
Diversity Gain (Raumdiversity-Gewinn) aufgrund der Antennenverteilung;
und die Signalisierung für
weiches (zwischen Sektoren erfolgendes) Handover ist redundant,
was für
eine zusätzliche
Kapazitätserhöhung sorgt.
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Die
vorliegende Erfindung kann daher helfen, Vorteile durch rundstrahlende
intelligente Antennen auf der Basis zweidimensionaler Felder zu
nutzen. Zum Beispiel stellt die vorliegende Erfindung bei einer
Ausführungsform
eine Kreisgruppenantenne mit niedrigen Nebenkeulen im Beam Pattern
bereit, wodurch sie die für
andere Teilnehmer verursachte Störung
verringert und die Verwendung von SDMA ermöglicht; eine höhere Abwärtsstrecken-Kapazität ermöglicht;
die gleichzeitige Existenz von Diensten mit höherer Datenrate neben Sprachdiensten
gestattet; und es ermöglicht,
das Rückmeldeverfahren
für vier
Antennen von 3GPP auf große
Felder von vertikal ausgerichteten Rundstrahlantennen anzuwenden,
wobei die Felder linear (in zwei Richtungen), kreisförmig oder
Planar sind.
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Kurzbeschreibung der Abbildungen
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Durch
das Studium der nachfolgenden Beschreibung und der Abbildungen auf
den beigefügten Zeichnungsblättern wird
die Erfindung besser verständlich,
und es können
verschiedene weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung sichtbar
werden, wobei:
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1 Beispiele
von Beam Patterns eines kreisförmigen
Feldes zeigt;
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2 eine
zweidimensionale Anordnung von Rundstrahlantennen zeigt, die kreisförmig angeordnet
sind;
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3 eine
zweidimensionale Anordnung von Rundstrahlantennen zeigt, die in
Form eines Quadrates angeordnet sind;
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4 einen
grundlegenden Aufbau eines adaptiven Beamformers zeigt;
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5 eine
Interpolations-/Rotationsskala eines Hauptstrahlfeldes zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm zeigt, welches die Strahlformung gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung zeigt;
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7 ein
Flussdiagramm gemäß einem zweiten
Aspekt der Erfindung zeigt;
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die 8a und
b gewisse Patterns mit niedrigen Nebenkeulen in der horizontalen
Ebene von einer Rundstrahl-Gruppenantenne
bei einer Frequenz von 2 GHz zeigen;
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9 Untergruppen
(Sub-Arrays) eines kreisförmigen
Feldes zeigt;
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10 einen
Beamformer zeigt, der gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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die 11–13 Flussdiagramme
sind, welche die Funktionsweise eines Beamformers gemäß weiteren
Aspekten der Erfindung betreffen.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend
wird als Beispiel die Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, die von den Erfindern als die beste angesehen
wird. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle
Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung
zu ermöglichen.
Für Fachleute
wird jedoch offensichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung
auch mit Abweichungen von diesen speziellen Details in die Praxis
umgesetzt werden kann.
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Bisher
war die Verwendung von Kreisgruppenantennen nur begrenzt möglich, da
die meisten Strahlformungs-Algorithmen dazu neigen, hohe Nebenkeulen
zu erzeugen, wenn sie für
kreisförmige Antennenfelder-verwendet
werden, sodass sie starke Störungen
für andere
Mobiltelefone erzeugen und die Verwendung von räumlichem Mehrfachzugriff (Spatial
Domain Multiple Access, SDMA) einschränken. Zur Verwendung anderer
Typen zweidimensionaler Felder, die nicht kreisförmig sind, existieren zwar
keine Veröffentlichungen,
es würden
dabei jedoch ähnliche
Probleme auftreten. Es wird auf 1 Bezug
genommen; sie zeigt einige Beam Patterns einer TD-SCDMA Kreisgruppenantenne
von Siemens. Man erkennt, dass der Nebenkeulen-Richtfaktor (von
Richtstrahlen) –4
dB erreichen kann, während
es bei einem linearen Feld nicht schwierig ist, einen Nebenkeulen-Richtfaktor
von –12
dB zu erreichen. Das Problem ist bei W-CDMA Netzen besonders stark
ausgeprägt,
da Code Shortage (Codeverkürzung)
auf der Abwärtsstrecke
die Datenrate wirksam begrenzt. Es ist ein von einer einzigen Rundstrahlantenne
erzeugtes Referenz-Pattern dargestellt, das im Wesentlichen in allen
Richtungen gleichförmig
ist.
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Das
Beam Pattern einer Gruppenantenne wird zu einem großen Teil
von den Strahlformungs-Gewichten bestimmt. Für lineare Felder existiert
eine Reihe wohlbekannter Gewichtsverteilungsfunktionen, welche niedrige
Nebenkeulen erzeugen, wie etwa Taylor- und Tschebyscheff-Verteilungen. Für nichtlineare
Felder existiert leider keine einfache Lösung. In der Theorie können, wenn
die Nebenbedingungen und die Zielfunktion gegeben sind, die Gewichte
eines Feldes durch die Anwendung von Optimierungsverfahren in Echtzeit
optimiert werden. In der Praxis lässt sich jedoch ein solches
Verfahren aufgrund des außergewöhnlich hohen
Bedarfs an Signalverarbeitungsleistung schwer implementieren.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen; durch die
vorliegende Erfindung wird bei einer ersten Ausführungsform ein periodisches
kreisförmiges Feld
von Rundstrahlantennen bereitgestellt; ein Strahlformungsmittel
erzeugt eine Gruppe von optimierten Patterns mit niedrigen Nebenkeulen
in den Winkelrichtungen zwischen beliebigen zwei benachbarten Elementen
in der horizontalen Ebene, um einen Winkelbereich abzudecken. Um
einen Bereich von 360° abzudecken,
wird nur ein kleiner Satz von Gewichten benötigt, der ein Winkelintervall
abdecken kann; jedes Winkelintervall zwischen benachbarten Antennen
ist eine Wiederholung im Sinne der Anwendung des Gewichts auf andere
Winkelintervalle um eine Mittelachse der Antennenanordnung herum. Zum
Beispiel kann ein Satz von Gewichten, der ein Gewicht für einen
in einer radialen Richtung von einem Antennenelement aus zu formenden
Strahl zusammen mit Gewichten für
eine Anzahl von Winkeln zwischen dem betreffenden Antennenelement
und einem seiner benachbarten Antennenelemente umfasst, gespeichert
werden, so dass ein Zwölftel
der Fläche
um die Basisstation herum abgedeckt wird; eine zwölfmalige
Rotation des Satzes von Gewichten über 360° sorgt für die Bedeckung des gesamten Raumes,
der die Antennenanordnung umgibt. Eine solche optimale Gruppe von Strahlformungs-Gewichtssätzen kann
in einem Puffer oder einer anderen Festwertspeichervorrichtung gespeichert
werden. Der optimale Gewichtssatz kann in einer beliebigen anderen
Richtung durch Interpolation und Rotation der Zuordnung der Gewichte
verwendet werden.
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3 zeigt
eine Antennenanordnung, bei der die Antennenelemente, die Rundstrahlantennen in
der horizontalen Richtung sind, in Form eines Quadrates angeordnet
sind. Es sind vier rotationssymmetrisch angeordnete 90°-Winkelintervalle
vorhanden; eine viermalige Rotation des Satzes von Gewichten über 360° sorgt für die Bedeckung
des gesamten Raumes, der die Antennenanordnung umgibt.
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Es
muss die Richtung des Strahls auf der Abwärtsstrecke bestimmt werden.
Diese Information kann auf unterschiedliche Weise erhalten werden: Zum
Beispiel kann ein Rückmeldesignal
die Position auf bekannte Art und Weise mit Hilfe des Globalen Positionierungssystems
(GPS), durch Triangulation durch das Netz oder die Basisstation
selbst mitteilen. Wenn die Strahlformung auf der Abwärtsstrecke
benötigt
wird und die Richtung des Strahls gegeben ist, wird auf der Basis
der gespeicherten optimalen Gruppe von Gewichtssätzen ein Gewichtssatz zugeordnet,
und es wird ein Beam Pattern mit garantiertem niedrigem Nebenkeulen-Richtfaktor
erzeugt.
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4 zeigt
einen schematischen Aufbau des Beamformers (Strahlformers) für die Abwärtsstrecke;
hier sind nur vier Antennenelemente 40 dargestellt, jedoch
berücksichtigt
der Beamformer 42 die Empfangsrichtung von Signalen 44,
welche von einem Mobiltelefon erhalten werden, mit dem kommuniziert
werden soll; Gewichtsinformationen werden von einem Festwertspeicher 46 oder
einer ähnlichen Vorrichtung
erhalten. Die Signale vom Beamformer werden mit Hilfe von Multiplikatoren 48 der
Antennen-Einspeisung zugeführt.
Wenn eine Kommunikation gewünscht
wird, werden den Richtungen entsprechende gespeicherte Gewichte
erhalten; Rotationsdaten oder Rotations- und Interpolationsdaten werden
als Faktoren einbezogen, und die den Antennen zugeführten Signale
werden entsprechend gewichtet.
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5 zeigt,
wie ein Winkelbereich von 360°,
der Teil eines allseitig gerichteten Strahls ist, in 12 Hauptstrahlen 'n1' unterteilt ist,
die zum Beispiel den zwölf
Antennenrichtungen der kreisförmigen
Anordnung von 2 entsprechen. In einem einfachen
Fall kann es sein, dass die Drehung des Hauptstrahls in irgendeine
von zwölf
Antennenrichtungen ausreichend ist; dann ist es nicht notwendig,
die n2 Gewichte zu verwenden, um Zwischenstrahlen zur Verfügung zu
stellen. Trotzdem wäre
es erforderlich, n2 Zwischenstrahlen zu Hilfe zu nehmen, wenn die 3dB-Strahlbreite
bei einer Anordnung mit zwölf Strahlen
kleiner als 30° wäre. Das
Beispiel von 5 zeigt vier Zwischenstrahlen.
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6 zeigt
ein erstes Flussdiagramm, bei dem außerdem auf 4 Bezug
genommen wird, wobei die Empfangsrichtung der Rückmeldedaten von einem Mobiltelefon
eines Mobilfunkteilnehmers, mit dem eine Kommunikation gewünscht wird,
durch den Prozessor 44 empfangen wird; es werden die nächsten diskreten
Winkel in Bezug auf eine Referenzgröße bestimmt. Der Beamformer 42 greift
auf gespeicherte Gewichtsdaten im Festwertspeicher 46 zu.
In dieser Abbildung stimmen die Empfangsrichtungs-Informationen
mit einer Hauptstrahlrichtung überein,
wobei die 3dB-Strahlbreite
so beschaffen ist, dass nur eine Drehung des Hauptstrahls erforderlich ist,
um die Abdeckung aller Bereiche der Zelle zu ermöglichen. Es ist jedoch anzumerken,
dass es möglich
ist, Hauptstrahlrichtungen zu bestimmen, welche unabhängig von
irgendeiner Periodizität
des zweidimensionalen Feldes sind. Es ist leicht einzusehen, dass,
wenn die Strahlbreite genügend
groß ist
oder genügend
viele gespeicherte Gewichte vorhanden sind, es vorteilhaft ist,
wenn keine Interpolation zwischen Hauptstrahlrichtungen erfolgt,
da eine nicht reguläre
Interpolation die Berechnungen erschweren oder mehr Verarbeitungskapazität/mehr Speicher
erfordern kann.
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7 zeigt
ein zweites Flussdiagramm. Wie im Falle von 6 werden
Empfangsrichtungs-Informationen verarbeitet, um den nächsten diskreten
Winkel in Bezug auf eine Referenzgröße zu bestimmen (Schritt 2).
Ein Index des Interpolations-Gewichtssatzes muss verwendet werden,
um zusammen mit den Rotationsgewichten einen interpolierten und
gedrehten Hauptstrahl zu bestimmen (Schritte 3–5). Wie in 6 steuern
die Signale Beamformer-Multiplikatoren 42 an. Die 8a und
b zeigen zwei optimierte Beam Patterns mit niedrigen Nebenkeulen.
Es ist leicht einzusehen, dass die Nebenkeulen niedrig sind, da
sie kleiner als –12
dB sind.
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In
der UTRAN-Spezifikation R'99
wurde ein Rückmeldeinformations-Mechanismus
eingeführt, um
das Sende-Diversity-Verfahren
mit Verwendung von zwei Antennen zu unterstützen. Die Grundidee besteht
darin, Abwärtsstrecken-Signale mit konstanter
Leistung von zwei verschiedenen Antennen aus unter Verwendung unterschiedlicher
Verwürfelungscodes
an sämtliche
Mobiltelefone in den gemeinsamen Kanälen zu senden und danach die
Antennengewichte für
dedizierte Kanäle
entsprechend der von dem beabsichtigten Mobiltelefon empfangenen Rückmeldeinformation
anzupassen. Gegenwärtig besteht
ein großes
kommerzielles Interesse an Vorschlägen zur Einführung einer Übermittlung
von Rückmeldeinformationen
an vier Antennen. Solche Rückmeldeinformationen
ermöglichen
eine adaptive Strahlformung für
Felder mit vier Elementen. Einerseits ist es wegen der begrenzten
Bandbreite für
die Signalisierung unwahrscheinlich, dass jemals irgendein Signalisierungsmechanismus
für mehr
als vier Antennen eingeführt
wird. Andererseits erfordern kreisförmige Felder für Zellularfunknetze
wenigstens acht Antennen, um einen signifikanten Gruppengewinn zu
erzielen. Außerdem
ist es vorstellbar, dass lineare Gruppenantennen, die aus mehr als
vier Elementen bestehen, in zukünftigen
UTRAN-Produkten verwendet
werden. Daher werden neue Strahlformungsverfahren benötigt, welche
die Anwendung der gegenwärtigen
Schemata der Übermittlung
von Rückmeldeinformationen,
die auf zwei und vier Antennen begrenzt sind, für große Felder ermöglichen.
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Es
wird nun auf 9 Bezug genommen; sie zeigt
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine große Gruppenantenne ist in eine
kleine Zahl von Gruppen unterteilt, so genannte Untergruppen (Sub-Arrays),
in diesem Falle in vier Gruppen, die zum Beispiel zwei bis zehn
Elemente umfassen, in diesem Falle jeweils drei Antennenelemente.
Da die Antennenelemente in jeder Untergruppe geringe Abstände voneinander
haben, kann ein Antennenelement aus jeder Untergruppe als Pilotantenne
ausgewählt
werden, um wie beim Sende-Diversity-Schema verschiedene Signale
zu senden. Das Rückmeldesignal
von dem betreffenden Mobiltelefon wird dann verwendet, um die Nebenbedingung für die Gewichte
der jeweiligen Untergruppe für
die Übertragung
der dedizierten Signale festzulegen.
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Die
Amplitudeninformation kann verwendet werden, um den Bereich für die Größen der
Untergruppen-Gewichte einzustellen und danach sämtliche Antennengewichte zu
optimieren, die solchen Nebenbedingungen unterliegen. Stattdessen
könnte diese
Amplitudeninformation auch verwendet werden, um die Amplituden der
einzelnen Untergruppen festzulegen; die Gewichte und die Phasen
aller Antennengewichte werden anschließend so bestimmt, dass die
Strahlen optimiert werden. Wie oben erläutert, wird eine Richtungsfindungs-Funktion
benötigt, um
eine solche Optimierung durchzuführen.
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Der
optimale Strahl kann entweder in Echtzeit erzeugt werden, sofern
eine ausreichende Signalverarbeitungskapazität verfügbar ist, oder er kann wie
oben beschrieben aus einem zuvor gespeicherten optimalen Satz gewählt werden. 10 zeigt den
Aufbau eines solchen Beamformers für die Abwärtsstrecke 70, bei
dem vier Pilotantennen 71p1, ..., 71p4 verwendet
werden. Die Signalisierung für
die Abwärtsstrecken-Strahlen wird von
einer Einheit 77 gesteuert; die Rückmeldeinformationen von den
Mobiltelefonen werden in einer Einheit 73 ausgewertet, und
die Daten von der Einheit 73 werden zusammen mit Daten
aus dem Speicher 76 zur Speicherung der Gewichte und mit
Empfangsrichtungs-Daten von der Einheit 74 in einer Gewichtszuweisungs-Einheit 75 verwendet.
Die Signale von der Gewichtszuweisungs-Einheit werden in die Multiplikatoreinheiten
in der zu den Antennen führenden
Eingangsübertragungsleitung
eingespeist. Der Beamformer ist so beschaffen, dass er für die in 9 dargestellte
Anordnung von Antennen geeignet ist; in der Abbildung sind jedoch
nur sieben Antennen dargestellt, wobei die Pilotantennen 71p1–71p4 von 10 den
Pilotantennen 1, 2, 3, 4 von 2 entsprechen.
Die Gesamtzahl der Antennen schwankt in Abhängigkeit vom verwendeten Antennentyp;
wenn es sich zum Beispiel um ein kreisförmiges Feld handelt, beträgt die Anzahl
in der Praxis wahrscheinlich acht, zwölf oder sechzehn.
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Es
wird nun auf 11 Bezug genommen; sie zeigt
ein Flussdiagramm, welches die Funktionsweise des weiteren Aspekts
der Erfindung bezüglich Pilotantennen
darstellt. Im Wesentlichen ist die Gruppenantenne in eine Anzahl
von Untergruppen unterteilt, so dass zum Beispiel jede Untergruppe
mit einem 90°-Intervall
um einen allseitigen Zellenstandort herum verknüpft ist, wobei eine oder mehrere
Pilotantennen aus jeder Untergruppe Pilotsignale ausstrahlen. Die
Verwendung nur eines oder nur einer kleinen Anzahl der Antennenelemente
einer Untergruppe verringert die für die Signalisierung benötigte Bandbreite.
Die von einem Mobiltelefon im Versorgungsbereich empfangenen Rückmeldeinformationen
werden als Nebenbedingungen für
die Optimierung von Strahlformungs-Gewichten verwendet; es wird
keine Voraussetzung zu den Antennenelementen oder zur Anordnung
des Feldes getroffen.
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Nunmehr
folgt eine ausführliche
Beschreibung Jede Pilotantenne aus jeder Untergruppe strahlt Pilotsignale
aus (Schritt i). Mobiltelefone, die innerhalb des Versorgungsbereiches
aktiv sind, messen die Pilotsignale im Hinblick auf Phase und Amplitude
des Signals (Schritt ii), und diese Informationen werden an die
Funk-Basisstation (Base Transceiver Station, BTS) zurückgesendet
(Schritt iii). Anschließend
werden die Strahlformungs-Gewichte unter Berücksichtigung der sich aus den
Rückmelde-
und Empfangsrichtungs-Informationen ergebenden Nebenbedingungen
optimiert (Schritt iv), und diese Gewichte werden an Strahlformungsmittel übermittelt, welche
praktischerweise die Gestalt von Multiplikatoren haben können.
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12 zeigt
ein bevorzugtes Mittel zur Implementierung der in 11 dargestellten
allgemeinen Idee. Für
jeden diskreten Winkel, welcher durch einen Index m1 repräsentiert
wird, existiert eine Anzahl von verschiedenen Kombinationen von
Rückmeldeinformationen
entsprechenden voroptimierten Gewichten, welche mit dem Index m2 bezeichnet wird. Die Anzahl der voroptimierten
Gewichte könnte praktischerweise
den oben beschriebenen Hauptstrahlen entsprechen, gegebenenfalls
mit weiteren voroptimierten Gewichten für die Interpolations-Strahlrichtungen.
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In 13 wird
ein dritter Index m3 eingeführt, um
der Tatsache Rechnung zu tragen, dass mit der Anordnung eine gewisse
Symmetrie/Periodizität verknüpft sein
kann, welche ausgenutzt werden kann, so dass die Anzahl der gespeicherten
Gewichte verringert werden kann, und anschließend kann ein Vorgang der Rotation
oder Spiegelung implementiert werden.