DE10394345T5

DE10394345T5 - Wiederholtes Paging aus einer Wireless-Daten-Basisstation mit einem intelligenten Antennensystem

Info

Publication number: DE10394345T5
Application number: DE10394345T
Authority: DE
Inventors: Mitchell D. Mountain View Trott
Original assignee: Arraycomm LLC
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2006-11-16
Also published as: KR101009329B1; GB0613881D0; WO2005062487A1; GB2426158B; KR20060126711A; AU2003304639A1; JP2007525036A; GB2426158A

Abstract

Ein Verfahren zum Senden eines Downlink-Signals auf eine im wesentlichen nicht-gerichtete Weise aus einer Kommunikationsstation an eine erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem Downlink-Kanal, wobei die Kommunikationsstation ein intelligentes Antennensystem mit einem Array von Antennenelementen enthält, wobei das Verfahren umfaßt:
Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden auf eine erste nicht-gerichtete Weise;
Senden einer ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf die erste nicht-gerichtete Weise unter Verwendung der ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie; und
Wiederholen des Sendens der ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf eine zweite nicht-gerichtete weise,
wobei das wiederholte Senden keine identische Wiederholung ist, um zu ermöglichen, daß die Störumgebung bei der Wiederholung abweichend ist.

Description

VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Diese Erfindung steht in Beziehung zu den folgenden drei gleichzeitig eingereichten anhängigen US-Patenanmeldungen, die jeweils auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden sind und die jeweils hier durch Bezugnahme aufgenommen werden:

(1) Docket/Referenznummer 015685.P031 mit dem Titel "DOWN-LINK TRANSMISSION IN A WIRELESS DATA COMMUNICATION SYSTEM HAVING A BASE STATION WITH A SMART ANTENNA" von Youssef mir et al.
(2) Docket/Referenznummer 015685.P034 mit dem Titel "COOPERATIVE POLLING IN A WIRELESS DATA COMMUNICATION SYSTEM HAVING SMART ANTENNA PROCESSING" der Erfinder Trott et al.
(3) Docket/Referenznummer 015685.P026 mit dem Titel "NONDIRECTIONAL TRANSMITTING FROM A WIRELESS DATA BASE STATION HAVING A SMART ANTENNA SYSTEM" der Erfinder Barratt et al.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Funkkommunikation und insbesondere auf Funkkommunikationsverfahren in einem zellularen oder einem ähnlichen drahtlosen Kommunikationssystem zwischen einem Basisstation-Sender/Empfänger (Transceiver) und einer Mehrzahl von fernen Benutzerterminals (remote user terminals), insbesondere für eine Funkkommunikation in einer sich ändernden Umgebung.

Bei derartigen Kommunikationssystemen ist es wünschenswert, Richtantennensysteme, wie beispielsweise intelligente Antennensysteme, zu verwenden, um das Signal-Rausch-Verhältnis der Kommunikationsverbindung zu erhöhen und die gegenseitigen Störungen zu verringern. Die Verwendung von intelligenten Antennensystemen oder Smart-Antennensystemen kann darüber hinaus eine Resistenz gegenüber Mehrweg-Effekten und Fading zur Verfügung stellen.

Ein Smart-Antennensystem umfaßt ein Array von Antennenelementen und einen Mechanismus zum Bestimmen der Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen und/oder die gegenseitigen Störungen (interference) zu verringern. Ein Smart-Antennensystem kann ein "switched beam"-System sein, welches einen Strahlformer (beam former) zum Ausbilden verschiedener fester Strahlungsbündel und einen Mechanismus zum Kombinieren eines oder mehrerer der Strahlungsbündel enthält. Ein intelligentes Antennensystem kann alternativ ein adaptives Antennen-Array-System sein, das einen eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie bestimmenden Mechanismus enthält, der ein unendlich variables Antennenabstrahlmuster erreicht, das gemäß der Verarbeitungsstrategie an die jeweilige Empfangs- oder Sendesituation angepaßt werden kann.

Smart-Antennensysteme können zur Kommunikation auf der Uplink (aus einem Benutzerterminal an eine Basisstation) oder auf der Downlink (von einer Basisstation zu einem Benutzerterminal) oder in beiden Phasen der Kommunikation verwendet werden.

Smart-Antennensysteme können darüber hinaus ein Raummultiplexverfahren ("SDMA"-Spatial Divison Multiple Access) ermöglichen. Mit SDMA können mehr als ein Benutzerterminal einer Basisstation mit der Basisstation auf demselben "herkömmlichen" Kanal kommunizieren, das heißt demselben Frequenz- und Zeitkanal (für ein FDMA- und TDMA-System) oder Codekanal (für ein CDMA-System), solange die Benutzerterminals auf demselben Kanal räumlich getrennt sind. In einem solchen Fall sorgt das Smart-Antennensystem für mehr als einen "räumlichen Kanal" innerhalb desselben herkömmlichen Kanals.

Das Sende-HF- und Störungsumfeld kann sich bei einem zellularen System relativ schnell ändern. Bei einem Paketsystem können sich diese Umgebungsbedingungen zwischen sequentiellen Paketübertragungen signifikant ändern. Man betrachte beispielsweise ein zellulares System, das eine Basisstation mit einem intelligenten Antennensystem und ein oder mehrere ferne Benutzerterminals enthält. Bei einer sich schnell ändernden Umgebung muß die Bestimmung der geeigneten Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie an ein Uplink-Signal, das von dem mobilen Benutzer während eines Zeitintervalls empfangen wird, das näherungsweise der Sendeperiode entspricht, angepaßt werden können. Eine derartige Anpassung verwendet üblicherweise ein Funksignal aus dem Benutzerterminal an die Basisstation, wobei die Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie unter Verwendung eines solches empfangenen Signals bestimmt wird.

Es gibt im Stand der Technik einen Bedarf für eine Anpassung an eine sich schnell ändernde HF- und Stör-Umgebung.

Abfragen (Polling)

Betrachtet sei ein zellulares System, das verschiedene Basisstationen enthält, die jeweils eine Menge, einen Satz von einem oder mehreren Benutzerterminals aufweisen. Es ist im Stand der Technik bekannt, wie die Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für ein intelligentes Antennensystem einer bestimmten Basisstation bestimmt wird, um eine Minderung der Störungen aus auf dem gleichen Kanal befindlichen Benutzerterminals, die Signale auf demselben Kanal, aber an andere Basisstationen senden können, zu erreichen. Eine solche Störungsminderung kann erreicht werden, indem Funksignale an der jeweiligen Basisstation aus den störenden Benutzerterminals des gleichen Kanals empfangen und das gewünschte Signal von den störenden Signalen unterschieden wird.

Es kann sein, daß die bestimmte Basisstation nicht in der Lage ist, eine Störung aus Benutzerterminals anderer Basisstationen auf der Uplink oder eine Störung von Benutzerterminals anderer Basisstationen auf der Downlink zu mildern. Es kann sein, daß die jeweilige Basisstation keine ausreichende Hochfrequenzverbindung zu den anderen Benutzerterminals hat oder keine Informationen darüber besitzt, wie die Benutzerterminals der anderen Basisstationen abzufragen sind.

Initiieren einer Kommunikation

Wenn eine Kommunikation mit einem fernen Benutzerterminal initiiert wird, kann das ferne Benutzerterminal vom System abgemeldet (logged off) sein oder sich in einem "untätigen" Zustand befinden, in welchem keine Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Benutzerterminal stattfindet oder jüngst stattgefunden hat oder in welchem eine Kommunikation bei einer relativ geringen Rate mit wesentlichen Schweigeperioden stattfindet.

Das Initiieren einer Kommunikation zwischen einer Basisstation und einem Benutzerterminal, das sich in einem Untätig-Zustand befindet, kann relativ schwierig sein. Der Ort eines Benutzerterminals kann unbekannt sein, beispielsweise deshalb, weil es mobil ist. Darüber hinaus können sich Störungsmuster schnell ändern, so daß selbst dann, wenn der Ort bekannt ist, eine beträchtliche Störung vorhanden sein kann, die die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Aufnahme der initiierenden Nachricht (zum Beispiel einer Paging-Nachricht) durch die Basisstation reduzieren kann. Darüber hinaus kann es sein, daß der Kanal für das Paging stark von Benutzerterminals anderer Basisstationen beansprucht wird. In solchen Fällen kann die Störung des gewünschten/vorgesehenen Benutzerterminals beträchtlich sein.

Es ist häufig wünschenswert, das Benutzerterminal auf einem herkömmlichen Kanal anzurufen (zu pagen), der auf verschiedenen räumlichen Kanälen von anderen fernen Terminals derselben Basisstation stark verwendet oder beansprucht wird. In einem solchen Fall kann die Störung des Benutzerterminals ebenfalls beträchtlich sein.

Ein Senden einer Paging-Nachricht, um ein Benutzerterminal anzurufen, wird üblicherweise ideal so ausgeführt, daß die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß ein Benutzerterminal an einem unbekannten und sich möglicherweise ändernden Ort in einer Umgebung mit sich schnell ändernden Störungen (Störungen) erfolgreich solche Paging-Signale (und andere Steuersignale) aus seiner zugehörigen Basisstation empfängt.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG

Offenbart werden hier ein Verfahren, eine Einrichtung und ein maschinen-lesbares Medium zum Senden eines Downlink-Signals auf eine im wesentlichen nicht-gerichtete Weise aus einer Kommunikationsstation an eine erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem Downlink-Kanal. Die Kommunikationsstation enthält ein intelligentes Antennensystem (auch Smart-Antennensystem) mit einem Array von Antennenelementen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Verfahren ein Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden auf eine erste nicht-gerichtete Weise, ein Senden einer ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf die erste nicht-gerichtete Weise unter Verwendung der ersten Donwlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie und eine Wiederholen des Sendens der ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf eine zweite nicht-gerichtete Weise. Das wiederholte Senden ist eine nicht identische Wiederholung, um zu ermöglichen, daß die Störumgebung bei der Wiederholung abweichend ist.

Eine Ausführungsform umfaßt ein Verfahren des Paging einer ersten ferner Kommunikationseinrichtung auf der Downlink aus einer ersten Kommunikationsstation eines Kommunikationssystems. Das Kommunikationssystem enthält neben der ersten Kommunikationsstation keine oder mehr weitere Kommunikationsstationen, denen jeweils eine oder mehrere ferne Kommunikationseinrichtungen zugeordnet sind. Die erste Kommunikationsstation, der zumindest eine erste ferne Kommunikationseinrichtung zugeordnet ist, enthält ein intelligentes Antennensystem mit einem Array von Antennenelementen. Das Verfahren umfaßt ein Bereitstellen eines ersten Satzes sequentieller Zeitintervalle für die erste Kommunikationsstation zum Kommunizieren mit den ihr zugeordneten fernen Kommunikationseinrichtungen, wobei jedes Zeitintervall des ersten Satzes eine ausgewählte Anzahl von herkömmlichen Downlink-Kanälen enthält. Das Verfahren umfaßt ferner ein Senden eines ersten Paging-Signals aus der ersten Kommunikationsstation an die erste ferne Kommunikations einrichtung während eines ersten herkömmlichen Downlink-Kanals eines ersten Zeitintervalls des ersten Satzes und ein Wiederholen des Sendens zu einem gegenüber dem ersten Zeitintervall späteren Zeitintervall, wobei das wiederholte Senden ein Senden eines zweiten Paging-Signals aus der ersten Kommunikationsstation an die erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen Downlink-Kanal des ersten Satzes ist. Der Schritt des wiederholten Sendens verwendet eine von einer identischen Wiederholung abweichende Strategie, um zu ermöglichen, daß die während des ersten Sendeschritts auf der Downlink auf dem ersten herkömmlichen Downlink-Kanal aktiv empfangende Menge von fernen Kommunikationseinrichtungen sich von der Menge von fernen Kommunikationseinrichtungen unterscheidet, die während des wiederholten Sendeschritts auf dem für das Paging des wiederholten Sendeschritts verwendeten herkömmlichen Downlink-Kanal aktiv empfangen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schema eines Kommunikationssystems, das wenigstens zwei Basisstationen enthält, wobei wenigstens eine Basisstation ein intelligentes Antennensystem aufweist.
2A und 2B veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele einer Basisstation, die ein intelligentes Antennensystem verwendet; 2A zeigt eine Konfiguration, bei welcher das intelligente Antennensystem ein adaptives Antennen-Array-System ist und eine Anpassung im Basisband auftritt. 2B zeigt eine alternative Basisstation mit einem Switched-Beam-Smart-Antennensystem, das ein strahl-formendes (beamforming) Netzwerk enthält.
3A, 3B, 3C, 3D und 3E veranschaulichen zeitliche Signalanordnungen in Übereinstimmung mit Halbduplex-Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4A, 4B und 4C veranschaulichen zeitliche Signalanordnungen in Übereinstimmung mit einem Vollduplex-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5A, 5B und 5C veranschaulichen zeitliche Signalanordnungen in Übereinstimmung mit einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein zellulares System und seine Smart-Antennen-Basisstation
Es wird auf 1 Bezug genommen, in der allgemein ein zellulares drahtloses Kommunikationssystem 100 gezeigt ist, das wenigstens zwei Basisstationen, eine erste Basisstation 102 und zumindest eine zweite Basisstation 111, aufweist, wobei die erste Basisstation 102 ein intelligentes Antennensystem (Smart-Antennensystem) enthält, das ein Array von Antennenelementen 104 aufweist. Das System 100 enthält darüber hinaus eine Mehrzahl von fernen (remote), gegebenenfalls mobilen Benutzerterminals 105, 106, 107 und 108 zum Durchführen einer bidirektionalen Paketkommunikation mit der ersten Basisstation und eine Mehrzahl von fernen, gegebenenfalls mobilen Benutzerterminals 109 und 110 zum Durchführen einer bidirektionalen Paketkommunikation mit den weiteren Basisstationen, wie beispielsweise der zweiten Basisstation 111. Die erste Basisstation 102 wird als den Benutzerterminals 105, 106, 107 und 108 zugeordnet angesehen, während die zweite Basisstation 111 den Benutzerterminals 109 und 110 zugeordnet ist.
Die erste Basisstation 102 ist mit einem Netzwerk gekoppelt, wie beispielsweise einem Daten- und/oder Sprachnetzwerk. Die wenigstens eine zweite Basisstation 111 kann ebenfalls mit demselben Netzwerk gekoppelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die erste Basisstation und die weiteren Basisstationen 111 mit dem Internet gekoppelt.
2A zeigt ein Ausführungsbeispiel der ersten Basisstation 102. Die Basisstation enthält ein intelligentes Antennensystem 203, das ein adaptives Antennen-Array-System ist. Das intelligente Antennensystem 203 weist ein Array von Antennenelementen 104, einen Satz von Sendern und einen Satz von Empfängern, die bei einem Ausführungsbeispiel als ein Satz von Sendern/Empfängern (Sendeempfängern) 206 mit jeweils einem Sender und einem Empfänger für jedes einzelne Antennenelement des Arrays 104 implementiert sind, und einen Raumprozessor 208 zum Durchführen einer Uplink- und Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitung auf.
Die Uplink-Smart-Antennenverarbeitung umfaßt ein Kombinieren der aus den einzelnen Antennenelementen über einen Satz von Sendeempfängern empfangenen Signale, und die Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitung umfaßt ein Erzeugen mehrerer Versionen eines Signals zum Senden aus den einzelnen Antennenelementen über den Satz von Sendeempfängern. Ein Steuercomputer 210 steuert die Smart-Antennen-Verarbeitung. Der Raumprozessor 208 und der Steuercomputer 210 umfassen ein oder mehrere digitale Signalverarbeitungseinrichtungen (DSPs); es können auch irgendwelche anderen Mechanismen zum Erreichen einer Uplink- und Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitung und -Steuerung verwendet werden.
Beim Uplink wird die Smart-Antennen-Verarbeitung unter der Steuerung des Steuercomputers 210 ausgeführt, indem die empfangenen Signale in ihrer Amplitude und Phase in Übereinstimmung mit einem Satz von Uplink-Wichtungsparametern gewichtet werden, um die empfangenen Signale vorteilhaft zu kombinieren. Ein solches Kombinieren wird als räumliche Uplink-Verarbeitung und Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitung bezeichnet. Die Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstratgie ist in diesem Fall definiert durch den Satz von Uplink-Wichtungsparametern. Ein solches Kombinieren kann ferner ein zeitliches Filtern für einen zeitlichen Ausgleich einschließen, und ein solches Kombinieren wird dann, wenn es mit einer räumlichen Verarbeitung kombiniert ist, räumlich-zeitliche Uplink-Verarbeitung oder wiederum Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitung genannt. Die räumlich-zeitliche Verarbeitung wird in Übereinstimmung mit einer Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie ausgeführt, wie sie durch einen Satz von Uplink-Wichtungsparametern definiert ist, der zeitliche Verarbeitungsparameter für Signale, die aus jedem der Antennenelemente herrühren, einschließt. Zur Vereinfachung sollen die Begriffe räumliche Uplink-Verarbeitung und Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitung entweder eine räumlich- zeitliche Uplink-Verarbeitung oder eine nur räumliche Uplink-Verarbeitung bezeichnen.
Die Uplink-Strategie wird typischerweise auf der Grundlage von Signalen bestimmt, die an den Antennenelementen der Basisstation 102 empfangen worden sind, und bei einem Ausführungsbeispiel wird die Downlink-Strategie ebenfalls auf der Grundlage von Signalen bestimmt, die an den Antennenelementen empfangen worden sind.
So enthält bei einem Ausführungsbeispiel die Basisstation 102 eine Downlink-Sendeeinheit, die mit den Antennenelementen gekoppelt ist, um Downlink-Daten auf einen Downlink-Kanal an ein zugeordnetes fernes Benutzerterminal zu senden, eine Uplink-Empfangseinheit, die mit den Antennenelementen gekoppelt ist, um ein Uplink-Signal von dem fernen Benutzerterminal zu empfangen, und einen Prozessor, der mit der Downlink-Sendeeinheit und ferner mit der Uplink-Empfangseinheit gekoppelt ist, wobei der Prozessor auf der Grundlage des Uplink-Antwortsignals eine Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie bestimmt.
Während bei einem Ausführungsbeispiel die Antennenelemente 104 der ersten Basisstation 102 jeweils sowohl zum Senden als auch zum Empfangen verwendet werden, ist zu beachten, daß bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Mehrzahl von Antennenelementen separate Antennen zum Empfangen und zum Senden einschließen.
Ein Benutzerterminal, wie beispielsweise 105, 106, 107, 108, enthält üblicherweise ein Antennensystem und einen Sendeempfänger und kann mit Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtungen und/oder Verarbeitungseinrichtungen gekoppelt sein, um verschiedene Arten der Funktionalität zur Verfügung zu stellen, wie beispielsweise Sprachkommunikation und/oder Datenkommunikation für das Internet oder andere Datenkommunikationsnetzwerke. Ein solches Benutzerterminal kann mobil oder stationär sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Antennensystem eine Einzelantenne oder, bei einem anderen Ausführungsbeispiel, eine Mehrzahl von Antennenelementen einschließen, um Diversity-Empfang und -Sendung zu ermöglichen. Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Antennensystem ein intelligentes Antennensystem (Smart-Antennensystem) sein. Die Benutzerterminals können bei einem Ausführungsbeispiel sogar in der Lage sein, Sprache und/oder Daten miteinander auszutauschen. Gekoppelt mit dem Benutzerterminal oder als Teil desselben können ein oder mehrere Computer vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Laptop-Computer, ein Zwei-Wege-Pager, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Videomonitor, ein Audioplayer, ein Mobiltelefon oder ein anderes Gerät, das Sprache oder Daten auf drahtlose Weise mit einer anderen Kommunikationseinrichtung oder Kommunikationsstation, wie beispielsweise einer Basisstation, austauschen kann.
Wenn ein Signal aus einem der fernen Sender 105, 106, 107, 108 empfangen wird, spricht der adaptive Raumprozessor 208 auf die Amplitude und Phase der Signale, wie sie an jedem der Antennenelemente des Arrays 104 empfangen worden sind, an und führt eine räumliche Uplink-Verarbeitung aus, die die Signale auf eine Weise kombiniert, die in ihrer Wirkung ein Richtempfangsmuster zur Verfügung stellt, das vorteilhaft die Signalverbindung von dem Benutzerterminal zu der Basisstation verbessert, einschließlich einer Kompensation von gegebenenfalls vorhandenen Mehrwege-Bedingungen und einer Störungs-Minderung.
Es sind verschiedene Techniken bekannt, um die Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie, wie sie durch die Wichtungsparameter definiert ist, zu bestimmen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine bekannte Trainingssequenz von Symbolen in das Uplink-Signal eingeschlossen. Eine Version der Ausführungsform verwendet ein Kleinste-Quadrate-Verfahren für die Strategiebestimmung. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein "blindes" Verfahren verwendet, gemäß welchem ein Referenzsignal konstruiert wird, das eine oder mehrere Eigenschaften aufweist, die von dem Uplink-Signal bekannt sind, beispielsweise einen konstanten Modulus oder ein bestimmtes Modulationsformat. Entweder das bekannte Signal oder das konstruierte Referenzsignal wird verwendet, um ein Fehlersignal zu bilden, und die Bestimmung der Uplink-Smart-Antennen-Strategie bestimmt die Uplink-Wichtungsparameter, die irgendein Kriterium optimieren, auf der Grundlage des Fehlers. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kriterium ein Kleinster-quadratischer-Fehler-Kriterium.
Ein Ausführungsbeispiel kann sogar gemäß einem räumlich gemultiplexten Mehrfachzugriff (Spatial Division Multiple Access; SDMA) arbeiten. Beim SDMA können mehrere Benutzerterminals, die der ersten Basisstation 102 zugeordnet sind, mit der ersten Basisstation 102 beim Uplink auf demselben "herkömmlichen" Kanal kommunizieren, das heißt auf demselben Frequenz- oder Zeitkanal (für ein FDMA- und ein TDMA-System) oder Codekanal (für ein CDMA-System), solange die fernen Benutzer auf dem gleichen Kanal räumlich separiert werden. In einem solchen Fall sorgt das intelligente Antennensystem für mehr als einen "räumlichen Kanal" innerhalb desselben herkömmlichen Kanals, und der adaptive Raumprozessor 208 führt eine räumliche Uplink-Verarbeitung durch, um die Störung derjenigen der ersten Basisstation 102 zugeordneten fernen Terminals zu mindern, die sich den herkömmlichen Kanal mit dem gewünschten Benutzerterminal teilen.
Die erste Basisstation 102 wird darüber hinaus verwendet, um ein Signal an eine oder mehrere ferne Einheiten 105, 106, 107, 108 auf eine Weise zu senden, die in ihrer Wirkung ein gerichtetes Signalsmuster zur Verfügung stellt, das vorteilhaft die Signalverbindung von der Basisstation zum Benutzerterminal verbessert, einschließlich einer Kompensation von Mehrwege-Bedingungen, die vorhanden sein können, und einer Minderung der Störung (interference). SDMA ist auch in der Downlink-Richtung möglich, was der Basisstation gestattet, an mehrere ihr zugeordnete Benutzerterminals auf dem gleichen herkömmlichen Kanal zu senden. Das heißt, der gleiche herkömmliche Kanal kann mehrere räumliche Kanäle aufweisen.
Beim Downlink erzeugt der Raumprozessor 208 unter der Steuerung des Steuercomputers 210 verschiedene Versionen eines an ein fernes Terminal zu sendenden Signals durch Wichtung des Signals hinsichtlich der Amplitude und Phase in Übereinstimmung mit einem Satz von Downlink-Wichtungsparametern. Eine solche Verarbeitung wird allgemein als räumliche Downlink- Verarbeitung oder Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitung bezeichnet. Die Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie wird in diesem Fall durch die Downlink-Wichtungsparameter definiert. Eine solche Verarbeitung kann ferner eine zeitliche Filterung für einen zeitlichen Ausgleich einschließen, und eine solche Smart-Antennen-Verarbeitung wird dann, wenn die zeitliche Filterung mit der Wichtung kombiniert wird, räumlich-zeitliche Downlink-Verarbeitung genannt. Die räumlich-zeitliche Downlink-Verarbeitung wird gemäß einer Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie ausgeführt, die durch einen Satz von Downlink-Wichtungsparametern, der zeitliche Verarbeitungsparameter für durch jedes der Antennenelemente zu sendende Signale einschließt, definiert ist. Zur Vereinfachung sollen die Begriffe räumliche Downlink-Verarbeitung und Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitung hier räumlich-zeitliche oder räumliche Downlink-Verarbeitung bedeuten.
Es sind verschiedene Mechanismen bekannt, um eine Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen, die in diesem Fall durch Downlink-Wichtungsparameter definiert ist. Ein Ausführungsbeispiel arbeitet in einem Kommunikationssystem 100, das ein TDMA-System ist, das ein Zeitdomänen-Duplexing (TDD) verwendet, so daß die Uplink- und die Downlink-Frequenz zwischen einem bestimmten Benutzerterminal und seiner zugehörigen Basisstation gleich sind. Die Downlink-Wichtungsparameter werden typischerweise aus den Uplink-Wichtungsparametern für dasselbe Benutzerterminal bestimmt. Kalibrierungsfaktoren werden bei der Bestimmung von Downlink-Wichtungsparametern aus Uplink-Wichtungsparametern eingeschlossen, um Differenzen bei der Verzerrung zu kompensieren, beispielsweise die Differenzen in der Amplituden- und Phasenverschiebung, die bei den Signalen auftritt, wenn sie durch die verschiedenen Empfangs- und Sendeketten geleitet werden, die mit jedem der Antennenelemente des Arrays 104 gekoppelt sind. Eine solche Kette schließt das Antennenelement, Kabel, Filter, HF-Empfänger, HF-Sender, physikalische Verbindungen und, wenn die Verarbeitung digital ist, Analog-Digital-Umsetzer ein. Das US-Patent 5,546,090 und die US- Patentanmeldungen 08/948,772 und 09/295,434, die dem Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen sind, enthalten beispielsweise Beschreibungen von Verfahren und Vorrichtungen für eine Kalibrierung.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiels zum Betrieb bei Kommunikationssystemen, die kein Zeitdomänen-Duplexing verwenden, beispielsweise bei einer Ausführungsform der Erfindung, die in einem System betrieben wird, das ein Frequenzdomänen-Duplexing (FDD) verwendet, bei welchem die Uplink- und Downlink-Frequenzen zur Kommunikation mit einem bestimmten Benutzerterminal nicht gleich sind, sind verschiedene Techniken verfügbar zum Bestimmen der Downlink-Wichtungsparameter aus von Benutzerterminals empfangenen Uplink-Signalen, die beispielsweise eine Bestimmung der Richtungen des Eintreffens (directions of arrival; DOA) für die Benutzerterminals einschließen.
2B zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der ersten Basisstation 102, welche ein intelligentes Antennensystem 223 enthält, das ein Switched-Beam-System ist. Das intelligente Antennensystem 223 weist ein Array von Antennenelementen 104, ein Strahlformungsnetzwerk 225, das einen Satz von festen Strahlen für die Antennenelemente des Arrays 104 bildet, einen Satz von Sendeempfängern 227 mit jeweils einem Sender/Empfänger für jedes einzelne Strahlterminal des Strahlformers 227 und einen Kombinierer 229 zum Kombinieren eines oder mehrerer der Strahlen des Sendeempfängers 227 auf. Ein enthaltender Steuercomputer 231 steuert das intelligente Antennensystem. Beispielhafte Strahlformer umfassen beispielsweise eine Butler-Matrix. Der Kombinierer 229 wählt einen oder mehrere der festen Strahlen zur Verwendung beim Uplink oder Downlink aus und kann ein Schaltnetzwerk zum Auswählen der Strahlen enthalten. Der Kombinierer 229 kann ferner einen Mechanismus zum Kombinieren der Strahlen enthalten. Wie bei dem adaptiven intelligenten Antennensystem der 2A wird die Bestimmung, wie das intelligente Switched-Beam-Antennensystem für eine Downlink-Kommunikation zu steuern ist, als Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie bezeichnet. Die Verarbeitung des Kombinierers 229 während der Downlink-Kommunikation wird als räumliche Downlink-Verarbeitung bezeichnet. Beim Uplink arbeitet der Kombinierer, indem er ausgewählte Strahlen gemäß einem Satz von Uplink-Wichtungsparameter wichtet, um vorteilhaft die empfangenen Signale zu kombinieren. Wie bei dem adaptiven Smart-Antennensystem gemäß 2A wird ein solches Uplink-Kombinieren als räumliche Uplink-Verarbeitung bezeichnet und das Bestimmen der Kombination für eine Uplink-Kommunikation wird als Bestimmen der Uplink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie bezeichnet.
Genauer gesagt, wenn ein Signal aus einem der ferner Sender in den fernen Einheiten 105, 106, 107, 108 empfangen wird, spricht der Strahlkombinierer 229 auf die Signale an, wie sie an jedem der Antennenelemente des Arrays 104 empfangen worden sind, und führt eine räumliche Uplink-Verarbeitung aus, die die Strahlen aus dem Strahlformer 225 auf eine Weise kombiniert, die effektiv ein Richtungssignalmuster zur Verfügung stellt, das die Signalverbindung aus dem Benutzerterminal zu der Basisstation verbessert, einschließlich einer Kompensation von Mehrwege-Zuständen, die vorhanden sein können, und, in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung, einer Verminderung der gegenseitigen Störung.
Es wird noch auf 2B Bezug genommen; beim Downlink verarbeitet der Kombinierer ein Signal, um gewichtete Versionen zu bestimmen, die über einen oder mehrere ausgewählte Strahlen des Strahlformers 225 gesendet werden sollen. Die Verarbeitung des Kombinierers dient der Verbesserung der Übermittlung aus der Basisstation an das Benutzerterminal, einschließlich einer Kompensation von Mehrwege-Zuständen, die vorhanden sein könnten, und, gemäß einem Aspekt der Erfindung, einer Verminderung der Störung (interference).
Bei beiden Ausführungsbeispielen der 2A und 2B werden gemäß einem Aspekt der Erfindung Signale auch aus Störern auf dem gleichen Kanal (co-channel interferers), wie beispielsweise den fernen Einheiten 109 und 110 weiterer Basisstationen 111, empfangen. Die räumliche Verarbeitung verwendet diese empfangenen Signale auf eine Weise, die Störungen (in terference) durch Benutzer auf dem gleichen Kanal, wie beispielsweise den fernen Einheiten 109 und 110 der weiteren Basisstationen 111, vermindert.
Das adaptive Bestimmen einer bevorzugten Smart-Antennen-Strategie wird insbesondere für bewegliche Benutzerterminals oder eine Mehrwege-Umgebung oder für Datenkommunikationen in einem Computernetzwerk, wie beispielsweise dem Internet, oder für eine Kombination dieser Faktoren, wie bei einem zellularen System, aufgrund der sich ändernden HF- und Störungs-Umgebung am besten zum jeweiligen Zeitpunkt einer Datenkommunikation erledigt. Wenn das ferne Benutzerterminal mobil ist, kann die Bewegung des Benutzerterminals dazu führen, daß sich das Benutzerterminal zwischen einem bevorzugten und einem ungünstigen Ort zwischen aufeinanderfolgenden Datenübermittlungen bewegt. Im Fall einer Datenübertragung, beispielsweise von Daten, die zwischen einem Benutzerterminal und einer ersten Basisstation 102 übertragen werden, kann sich die Störungs-Umgebung dann, wenn das Kommunikationssystem 100 Teil eines Computernetzwerks, wie beispielsweise dem Internet, ist, schnell ändern. So können bei der ersten Basisstation 102 Störer, wie beispielsweise die fernen Terminals 109 und 110, an ihre jeweilige zweite Basisstation 111 zu verschiedenen Zeitpunkten senden, und somit kann sich ein Störungsmuster schnell ändern.
Initiieren einer Kommunikation aus einer Basisstation Zum Initiieren einer Kommunikation auf der Downlink aus der ersten Basisstation 102 sendet die erste Basisstation 102, um schnell die optimale Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine anfängliche Downlink-Paging-Nachricht an das Benutzerterminal in einen vereinbarten logischen Steuersignal, um anzuzeigen, daß die erste Basisstation 102 eine Kommunikation zu beginnen wünscht.
Es kann sein, daß ein Benutzerterminal nicht angemeldet (logged in) ist oder sich in einem Leerlauf zustand oder untätigen Zustand, im welchen es angemeldet (logged in) und au thentisiert ist, aber sich nicht in einem aktiven kommunikativen Austausch mit seiner zugehörigen Basisstation befindet, oder in einem aktiven Zustand, im welchen es aktiv mit der zugehörigen Basisstation kommuniziert, befindet. Wenn sich ein Benutzerterminal in einem Leerlaufzustand befindet, sind sowohl die Basisstation als auch das Benutzerterminal bereit, die Kommunikation zu initiieren. Darüber hinaus haben sowohl die Basisstation als auch ihre untätigen Terminals Informationen, die den Satz möglicher Kanäle für die Basisstation zum Pagen des Benutzerterminals oder für das Benutzerterminal zum Initiieren einer Kommunikation mit der Basisstation kennzeichnen.
Man beachte, daß ein Benutzerterminal die Fähigkeit haben kann, auf mehr als einem Kanal zu kommunizieren, und somit auf einem Kanal untätig und auf einem anderen Kanal aktiv sein kann. Untätig meint somit untätig auf dem interessierenden Kanal. Es ist klar, daß ein untätiges Benutzerterminal auf anderen Kanälen nicht untätig zu sein braucht.
Das Senden einer Paging-Nachricht, um ein Benutzerterminal zu pagen, wird wunschgemäß auf eine Weise ausgeführt, die die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß ein Benutzerterminal an einem unbekannten und möglicherweise sich ändernden Ort in einer Umgebung mit einer relativ schnell variierenden Störung erfolgreich derartige Paging-Signale (und/oder andere Steuersignale) aus seiner zugehörigen Basisstation empfängt.
Ein Aspekt der Erfindung bringt es mit sich, daß ein Downlink-Signal auf eine nicht-gerichtete Weise gesendet wird, während gleichzeitig die Störung eines oder mehrerer Benutzerterminals, die der Basisstation als nicht gewünschte Benutzerterminals bekannt sind, gemindert wird, wobei jedes der Benutzerterminals ein oder mehrere Signale in den jeweiligen Downlink-Kanal während des Sendens des Downlink-Signals empfangen kann.
"Nicht gerichtete Weise" bezieht sich hier darauf, daß nicht absichtlich Energie auf irgendeinen bestimmten Benutzer oder bestimmte Benutzer gerichtet wird. Bei einem Sektoren-System meint dies ungerichtet innerhalb des Sektors. Darüber hinaus bedeutet "im wesentlichen nicht gerichtet" auch "nicht gerichtet" im zeitlichen Mittel, wenn die Gesamtsendung in einen Satz wiederholter Sendungen, jede gegebenenfalls mit einer unterschiedlichen Strategie, unterteilt ist.
Ein Aspekt der Erfindung bringt ein Verfahren mit sich zum zuverlässigen Initiieren einer Kommunikation aus einer Basisstation, wie beispielsweise der ersten Basisstation 102, an ein bestimmtes Benutzerterminal bei einem drahtlosen Paketdatensystem, wie beispielsweise System 100. Das Verfahren ist insbesondere nützlich für Basisstationen, die ein intelligentes Antennensystem aufweisen, wie unten erläutert wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfaßt ein Senden einer relativ stark codierten Paging-Nachricht einer relativ geringen Rate durch die erste Basisstation 102 eigens zum Zweck, das Benutzerterminal zum Antworten zu veranlassen. Das Codieren ist eines der Verfahren, die eine relative hohe Wahrscheinlichkeit der Erfassung bei dem Benutzerterminal ermöglichen. Ein Signal geringer Rate (low rate signal) wird gesendet, da nicht viele Informationen übermittelt werden. Das Benutzerterminal erfaßt und antwortet auf die Paging-Nachricht. Die Antwort wird dann von der Basisstation verwendet, um Informationen über die Kommunikationsverbindung für die nachfolgenden Sendungen zu gewinnen. Diese Informationen über die Kommunikationsverbindung schaffen grundsätzlich eine zuverlässige Kommunikation einer relativ hohen Rate (zum Beispiel Verkehrsdaten) zwischen der Basisstation und dem Benutzerterminal. Benutzerterminals von anderen Basisstationen können ebenfalls ihren zugehörigen Basisstationen auf dem gleichen herkömmlichen Kanal antworten und solche Antworten können auch von der ersten Basisstation 102 verwendet werden, um die Störung zu den oder aus den störenden Benutzerterminals auf demselben Kanal bei den nachfolgenden Downlink- oder Uplink-Übertragungen zu mindern.
Paging in einem Downlink-Kanal, den sich Downlink-Datenübertragungen zwischen mehreren Benutzerterminals teilen
Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Paging-Nachricht in einem logischen Steuersignal gesendet werden, der den gleichen herkömmlichen Kanal belegen kann, wie andere Daten, wie beispielsweise Verkehrsdaten, die zwischen der ersten Basisstation 102 und einem oder mehreren Benutzerterminals übermittelt werden.
Darüber hinaus kann die Paging-Nachricht aus der ersten Basisstation 102 in einem logischen Steuerkanal gesendet werden, der denselben herkömmlichen Kanal belegt, wie andere Daten, wie beispielsweise Verkehrsdaten oder Paging-Daten, die zwischen anderen Basisstationen und einem oder mehreren Benutzerterminals der anderen Basisstationen ausgetauscht werden.
Darüber hinaus kann die Paging-Nachricht aus der ersten Basisstation 102 in einem logischen Steuerkanal gesendet werden, der den gleichen herkömmlichen Kanal wie andere der ersten Basisstation 102 zugeordnete Terminals und weitere Benutzer einer oder mehrerer anderer Basisstationen belegen.
Ein Ausführungsbeispiel umfaßt die Bereitstellung einer einzigartigen Paging-Sequenz, die UT_Sequenz genannt wird, für jedes Benutzerterminal. Diese Sequenz kann auf verschiedenartige Weise erzeugt werden. Beispielsweise könnten die Basisstationsidentifikation und/oder die Benutzerterminalidentifikationsnummern als Eingaben in einen PN-Sequenzgenerator verwendet werden. Die sich ergebenden Bits werden dann moduliert und die sich ergebende I/Q-Baseband-Sequenz bildet die UT_Sequenz. Es sind viele andere Arten der Erzeugung einer UT_Sequenz möglich. Beispielsweise könnte die Benutzerterminalidentifikationsnummer unter Verwendung eines Fehlerkorrekturcodes geringer Rate codiert werden und die codierte Nummer durch eine XOR-Operation mit dem Ausgangssignal eines PN-Sequenzgenerators, der mit der gesamten oder einem der Basisstationsidentifikationsnummer initiiert ist, verschlüsselt werden. Die UT_Sequenzen sind so, daß die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Benutzerterminals die gleiche Paging-Sequenz haben, relativ gering ist, und, bei einem Ausführungsbeispiel, ist eine UT_Sequenz einzigartig für jedes Benutzerterminal in dem System. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die UT_Sequenz Befehlscode, um einen sehr hohen Grad der Redundanz zur Verfügung zu stellen, um die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Empfangs einer UT_Sequenz an den gewünschten Benutzerterminal zu erhöhen.
Jedes Benutzerterminal lauscht an einem vereinbarten logischen Steuerkanal, wobei es versucht, seine UT_Sequenz zu erfassen. Dieser logische Steuerkanal kann ein Steuerkanal oder, gemäß einem Aspekt der Erfindung, ein herkömmlicher Kanal sein, der auch für Verkehr von anderen Benutzerterminals in dem System verwendet wird.
Das Benutzerterminal verwendet ein Benutzerterminalsequenzerfassungskriterium, bis es erfolgreich seine UT_Sequenz erfaßt. Ein Erfassungsverfahren verwendet die Korrelation, wobei das Erfassungskriterium einen Korrelationsschwellwert einschließt.
Die erste Basisstation 102 hat auf irgendeine vereinbarte Weise Informationen, welche anzeigen, auf welchem Kanal oder welchen Kanälen das gewünschte Benutzerterminal lauscht, und die Basisstation sendet die UT_Sequenz auf diesem Kanal. Der Kanal bzw. die Kanäle, auf welchen gelauscht wird, können beispielsweise während eines anfänglichen Austauschs während einer Registrierung ("logging in") des Benutzerterminals bei seiner zugehörigen Basisstation vereinbart werden oder können voreingestellt sein. Die erste Basisstation 102 bestimmt eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem, um die Wahrscheinlichkeit des erfolgreichen Empfangs der UT_Sequenz zu erhöhen, indem die Wahrscheinlichkeit verringert wird, daß eine Störung die Kommunikation verhindert.
Vor dem Paging kann es sein, daß die erste Basisstation 102 Signale ("vor dem Paging empfangene Signale") von einer oder von mehreren ihr zugeordneten Benutzerterminals während einer Zeit empfängt, in welcher das zu pagende Benutzerterminal untätig ist und so als nicht sendend bekannt ist, aber während welcher Zeit irgendein Benutzerterminal oder irgendwelche Benutzerterminals, die der ersten Basisstation 102 zugeordnet sind und die Daten aus der ersten Basisstation 102 zur gleichen Zeit und auf dem gleichen herkömmlichen Kanal wie die Paging-Nachricht Daten empfangen können, auf der Uplink an die erste Basisstation 102 senden.
Die erste Basisstation 102 verwendet die "vor dem Paging empfangenen Signale", um eine Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem zu bestimmen, um gleichzeitig die Daten als solche denselben Kanal verwendende Benutzerterminals und die Paging-Nachricht auf verschiedenen räumlichen Kanälen desselben herkömmlichen Kanals zu senden.
Zusätzlich zum Empfangen von Signalen von ihren zugeordneten Benutzerterminals kann die erste Basisstation 102 Signale von Störern empfangen. Die erste Basisstation 102 unterscheidet Signale aus ihr zugeordneten Benutzerterminals von den Signalen von Störern. Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet das Unterscheiden einen Benutzerterminalidentifizierer.
Man beachte auch, daß es sein kann, daß es kein weiteres der ersten Basisstation 102 zugeordnetes Benutzerterminal gibt, das sich den herkömmlichen Downlink-Kanal mit der Paging-Nachricht teilt.
Es können auch eine oder mehrere weitere Basisstationen in dem Kommunikationssystem enthalten sein, und bei einem Ausführungsbeispiel werden die weiteren Basisstationen mit der ersten Basisstation 102 koordiniert, so daß die erste Basisstation 102 zusätzlich zum Empfangen der "vor dem Paging empfangenen Signale" vor dem Paging des zu pagenden Benutzerterminals Signale aus einem oder aus mehreren anderen Benutzerterminals, die den weiteren Basisstationen zugeordnet sind, ("aus anderen Benutzerterminals empfangene Signale") empfangen kann, wobei die anderen Benutzerterminals jene einschließen, an die während der Paging-Nachricht und auf demselben herkömmlichen Kanal gesendet wird. Die erste Basisstation 102 unterscheidet Signale aus ihr zugeordneten Benutzerterminals von Signalen aus den weiteren Benutzerterminals, die den weiteren Basisstationen zugeordnet sind. Man beachte, daß die weiteren Benutzerterminals, die den weiteren Basisstationen zugeordnet sind, Daten aus ihren zugehörigen Basisstationen zur gleichen Zeit und auf demselben herkömmlichen Kanal wie das Paging aus der ersten Basisstation 102 empfangen können.
Jede Basisstation verwendet ein Protokoll, um mit ihr zugeordneten Benutzerterminals zu kommunizieren, so daß das Koordinieren von zwei Basisstationen einschließt, daß die von den Basisstationen verwendeten Protokolle koordiniert werden.
Die erste Basisstation 102 verwendet die "vor dem Paging empfangenen Signale" und die "aus anderen Benutzerterminals empfangenen Signale", um eine Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem zu bestimmen, um gleichzeitig Daten an ihr zugeordnete Benutzerterminals und die Paging-Nachricht auf verschiedenen räumlichen Kanälen desselben herkömmlichen Kanals zu senden, während sie die gegenseitige Störung für das der ersten Basisstation 102 zugeordnete Benutzerterminal und die weiteren Benutzerterminals, aus welchen sie die "aus anderen Benutzerterminals empfangenen Signale" empfing, mindert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet das Bestimmen der Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie aus Uplink-Wichtungsparametern durch Verwendung einer Kalibrierung bestimmte Downlink-Wichtungsparameter. Die Uplink-Wichtungsparameter werden aus an den Antennenelementen des Antennen-Arrays empfangenen Signalen, die den "vor dem Paging empfangenen Signalen" und den "aus anderen Benutzerterminals empfangenen Signalen" entsprechen, bestimmt.
Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet das Bestimmen der Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie die Sende-Kovarianz-Matrix, die unter Verwendung der Kalibrierung aus der Empfangs-Kovarianz-Matrix der an den Antennenelementen des Antennen-Arrays empfangenen Signale, die den "vor dem Paging empfangenen Signalen" und den "aus anderen Benutzerterminals empfangenen Signalen" entsprechen, bestimmt wurde. Insbesondere schließt die Strategie eine Störungsverminderung unter Verwendung der Störungs-Kovarianz-Matrix für aus störenden fernen Benutzern eintreffende Signale ein.
Es sei Z_R die m-mal-n Matrix von empfangenen Signalen auf den Antennenelementen für sämtliche an der Basisstation aus ihr zugeordneten Benutzerterminals in dem für das Paging zu verwendenden herkömmlichen Kanal empfangenen Signale, wobei jede Zeile ein Vektor von n komplexwertigen Abtastwerten (I- und Q-Werten) des in einer der m Antennen empfangenen Signals ist. Es sei z_R der m-mal-1-Vektor von komplexen zufälligen variablen (I- und Q-Werten), die das in jeder der m Antennen empfangene Signal und Rauschen repräsentieren. Die Empfangs-Kovarianz-Matrix ist definiert als R_R=E [z_Rz_R ^H], wobei E [.] die Erwartungswertoperation und der hochgestellte Index H die komplexe konjugierte Transpositionsoperation darstellen, das heißt die hermitische Transponierte, so daß für m Antennenelemente die Empfangs-Kovarianz-Matrix R_R eine m-mal-m-Matrix ist. Bei Fehlen irgendeines erwünschten Uplink-Signals, das heißt dann, wenn in einem Kanal nur Störungen vorhanden sind, wie dies der Fall wäre, wenn das gewünschte Benutzerterminal sich in einem untätigen Zustand befindet, ist die Empfangs-Kovarianz-Matrix die Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix, die als R_RI=E [z_RIz_RI ^H] definiert ist, wobei z_RI der Vektor der komplexwertigen (I- und Q-Werte) zufälligen Variablen von Signalen ist, die an einer der m Antennenelemente des Antennen-Arrays aus den sendenden störenden fernen Terminals eintreffen.
Die Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix enthält Informationen über das durchschnittliche räumliche Verhalten der störenden fernen Terminals. Die Eigenvektoren dieser Matrix definieren die durchschnittliche räumliche Richtung, die von der Störung belegt wird. Die Eigenwerte der Störungs-Empfangs-Kovarianz-Matrix kennzeichnen die durchschnittliche Energie, die von der Störung in jeder der Eigenwert-Richtung belegt wird. So kennzeichnen die Eigenvektor-Richtungen, die relativ großen Eigenwerten zugeordnet sind, räumliche Richtungen, die einen relativ großen Betrag der durchschnittlichen Störlei stung empfangen, während die Eigenvektor-Richtungen, die relativ kleinen Eigenwerten zugeordnet sind, räumliche Richtungen kennzeichnen, die relativ geringe durchschnittliche Störleistungen empfangen.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Erwartungswertoperation ausgeführt, indem über die Abtastwerte der Signale Bemittelt wird. Das heißt, R_R=Z_RZ_R ^H und R_RI=Z_RIZ_RI ^H, wobei Z_RI die m-mal-n-Matrix von an den Antenneelementen empfangenen Signalabtastwerten für an der Basisstation bei Fehlen irgendeines erwünschten Uplink-Signals empfangenen Signalen ist, wobei wiederum jede Zeile ein Vektor von n komplexwertigen (I- und Q-Werte) Abtastwerten des in einer der m Antennen empfangenen Signals ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Empfangs-Kovarianz-Matrix verwendet, um eine bevorzugte Downlink-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen, die ein Vermindern der Störung zu nicht erwünschten Benutzerterminals desselben Kanals hin einschließt. Wenn irgendwelche des Satzes von Benutzerterminals desselben Kanals, die während der Berechnung der Empfangs-Kovarianz-Matrix senden, auch empfangen, wenn die erste Basisstation sendet, so ist eine solche Strategie relativ effektiv zum Erreichen der Störungsminderung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird vor dem Paging die Kovarianz-Matrix der empfangenen Störung bestimmt, indem während einer Zeit abgetastet wird, in welcher von den zu pagenden Benutzern bekannt ist, daß sie nicht senden (zum Beispiel in dem untätigen Zustand sind), aber während welcher Zeit die unerwünschten Benutzerterminals, die auf der Downlink zu derselben Zeit und auf demselben herkömmlichen Kanal wie die Paging-Nachricht empfangen können, auf der Uplink zu ihrer zugehörigen Basisstation senden können.
Alternativ kann die Störungs-Kovarianz-Matrix bestimmt werden aus einer Durchführung einer räumlichen Uplink-Verarbeitung an Signalen, die an der ersten Basisstation 102 zum einem Zeitpunkt empfangen werden, zu welchem sowohl die zu pagenden Benutzerterminals als auch die anderen Benutzerterminals – das heißt jene, die später auf der Downlink auf demsel ben herkömmlichen Kanal und zu derselben Zeit wie das Paging empfangen können – senden können. Die räumliche Uplink-Verarbeitung bestimmt die Signale aus den zu pagenden Benutzerterminals, und eine Subtraktion bestimmt die störenden Signale.
Die Empfangs-Kovarianz-Matrix wird aus Signalen bestimmt (zum Beispiel den "vor dem Paging empfangenen Signalen" und den "aus anderen Benutzerterminals empfangenen Signalen"), die von der ersten Basisstation 102 zu einer Zeit empfangen werden, wenn die möglichen fernen Terminals desselben Kanals wahrscheinlich Daten senden und wenn das gewünschte Benutzerterminal untätig ist. Diese Empfangs-Kovarianz-Matrix ist gleich der Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix und kann vewendet werden, um vorteilhaft die Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Empfangen von Signalen zu bestimmen, einschließlich einer Minderung der Störung aus den störenden Sendern.
Die räumliche Sende-Verarbeitung für das Paging, einschließlich einer Minderung der Störung hin zu unerwünschten Benutzerterminals, kann somit aus der Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix bestimmt werden, die bestimmt worden ist, wenn die nicht erwünschten Benutzerterminals auf der Uplink senden, vorausgesetzt, eine Kalibrierung oder eine andere Operation wird ausgeführt, um die Differenzen in der elektronischen Vorrichtungskette zu und aus den verschiedenen Antennenelementen zu berücksichtigen. Insbesondere wird der Satz von Downlink-Wichtungsparametern für die räumliche Downlink-Verarbeitung zum Senden des Paging aus den Eigenvektoren der Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix entnommen, die einen relativ geringen Wert, vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) den geringsten Wert, haben.
Man beachte, daß, wie unten näher beschrieben wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel eine aktive Verkehrskommunikation zwischen den Basisstationen des Systems 100 und ihnen zugeordnete Benutzerterminals in Sätzen sequentieller Zeitintervalle (Rahmen; Frames) auftritt, und daß jeder Rahmen in eine ausgewählte Anzahl von herkömmlichen Downlink-Kanälen (zum Beispiel Zeitperioden für ein TDMR-System) unterteilt ist. Für jeden herkömmlichen Downlink-Kanal gibt es einen zugeordneten herkömmlichen Bestätigungskanal (zum Beispiel bei einem TDMA-System eine Zeitperiode) auf der Uplink. Die nachfolgende Beschreibung gilt allgemein für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das bei einem TDMA-System verwendet wird, aber die Erfindung ist nicht auf TDMA-Systeme beschränkt.
Bei einem TDMA-System ist jeder Rahmen in eine ausgewählte Anzahl von Downlink-Datenübertragungsperioden (Zeit-Slots) unterteilt, und für jede Downlink-Datenübertragungsperiode gibt es eine zugeordnete Bestätigungsübertragungsperiode (Zeit-Slot) auf der Uplink. Nachdem eine Kommunikation zwischen der ersten Basisstation 102 und einem gewünschten Benutzerterminal hergestellt ist, wird eine Downlink-Datenübertragung aus der ersten Basisstation 102 an das Benutzerterminal eingeleitet durch ein Bestätigungssignal aus dem Benutzerterminal während einer zuvor zugeordneten Bestätigungsübertragungsperiode, vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) der jüngsten Bestätigungsübertragungsperiode auf der Uplink, die der Downlink-Datenübertragungsperiode der Downlink-Datenübertragung zugeordnet ist. Die auf der Uplink empfangenen Bestätigungssignale werden verwendet, um auf vorteilhafte Weise eine Verarbeitungsstrategie für das Smart-Antennensystem der ersten Basisstation 102 zu bestimmen, um an das gewünschte Benutzerterminal bei einer zukünftigen – vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) der nächsten – Downlink-Datenübertragungsperiode, die der Bestätigungsübertragungsperiode zugeordnet ist, zu senden. Darüber hinaus werden die Sätze sequentieller Zeitperioden, die von der Basisstation verwendet werden, so koordiniert, daß andere Bestätigungen aus störenden Benutzerterminals derselben oder weiterer Basisstationen auch an der ersten Basisstation 102 empfangen und verwendet werden, um die Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen. So ist die Anzahl der Benutzerterminals des Kommunikationssystems 100, die an ihre jeweiligen Basisstationen während einer Bestätigungsperiode auf der Uplink senden, eine Obermenge der Menge oder des Satzes von aktiven gewünschten Benutzerterminals, an die während der zugeordneten zukünftigen – vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) nächsten – Downlink-Datenübertragungsperiode gesendet werden soll.
Bei einem Ausführungsbeispiel zum Senden einer Paging-Nachricht an ein untätiges Benutzerterminal während einer bestimmten Downlink-Datenübertragungsperiode wird die Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie unter Verwendung einer Kalibrierung und des Eigenvektors mit dem geringsten Eigenwert der Kovarianz Matrix bestimmt, die aus Signalen bestimmt worden ist, die während der vorhergehenden zugeordneten Bestätigungsübertragungsperiode auf der Uplink empfangen worden sind.
Die Verwendung einer solchen Paging-Strategie schließt eine Störungsminderung an jene Benutzerterminals ein, aus welchen Signale (zum Beispiel die "vor dem Paging empfangenen Signale" und die "aus anderen Benutzerterminals empfangenen Signale") von der ersten Basisstation 102 während der vorhergehenden zugeordneten Bestätigungsübertragungsperiode auf der Uplink empfangen worden sind. Die Eigenvektoren der Empfangs-Kovarianz-Matrix, die solchen empfangenen Signalen aus sendenden Benutzerterminals entsprechen, würden Eigenwerte aufweisen, die signifikant größer als der kleinste Eigenwert sind. So wird bei einem Ausführungsbeispiel die Paging-Nachricht in diejenige Richtung gesendet, auf der der Störer mit der geringsten Leistung auf der Uplink war, um die Störung hin zu den Benutzern desselben Kanals zu minimieren.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann ein Eigenvektor der Sende(Störungs)-Kovarianz-Matrix, der einen geringeren Wert als ein zur Verfügung gestellter Schwellwert aufweist, verwendet werden zum Bestimmen der Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie (zum Beispiel der Downlink-Wichtungsparameter) zur Verwendung beim Paging. Ein solcher Eigenvektor ist im wesentlichen in dem Null-Raum der Störungssende-Kovarianz-Matrix.
Unsere Definition des Sendens auf eine nicht-gerichtete Weise, auf die hier Bezug genommen wird, schließt ein Null-Raum-Senden ein, welches Energie in die Richtung relativ kleiner Eigenvektoren der Kovarianz-Matrix "lenkt".
In noch einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel wird die Empfangssignal-Kovarianz-Matrix, die zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, wenn die möglichen fernen Terminals des gleichen Kanals wahrscheinlich Daten senden und wenn das gewünschte Benutzerterminal untätig ist, mit einer Kalibrierung verwendet, um ausdrücklich Nullen in die Richtung der unerwünschten Benutzer des gleichen Kanals zu lenken, während die Paging-Nachricht in andere Richtungen in Übereinstimmung mit einem omnidirektionalen Strahlungsmuster gesendet wird. Ein omnidirektionales Muster ist ein Spezialfall des Sendens auf eine nicht-gerichtete Weise. Bei einem sektorisierten System bedeutet omnidirektional im wesentlichen omnidirektional innerhalb des Sektors. Darüber hinaus bedeutet im wesentlichen omnidirektional auch im wesentlichen omnidirektional im zeitlichen Mittel, wenn die Gesamtübertragung in einen Satz wiederholter Übertragungen, jede gegebenenfalls mit einer unterschiedlichen Strategie, aufgeteilt ist.
Die US-Patentanmeldung 08/988,519 von Goldburg, eingereicht am 12. Dezember 1997 und auf den Inhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen, stellt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Bestimmen von räumlichen Downlink-Verarbeitungs-Wichtungsparametern zur Verfügung, um irgendein gewünschtes Strahlungsmuster zu erreichen. Gemäß dem Goldburg-Verfahrenwerden die Gewichte bestimmt, indem ein Optimalitätskriterium optimiert wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Goldburg-Verfahren derart modifiziert werden, daß es das Richten von Nullen hin zu den wahrscheinlichen Störern, wie sie aus der Kovarianz-Matrix bestimmt worden sind, einschließt.
Alternativ kann ein Richtung-des-Eintreffens(DOA)-basiertes Verfahren verwendet werden, um die Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen.
Ein alternatives Verfahren des Verminderns der Störung hin zu den nicht-erwünschten Benutzerterminals schließt ein Bilden von Seiteninformationen über die nicht-erwünschten Benutzerterminals aus Signalen ein, die an der ersten Basisstation 102 aus den nicht-erwünschten Benutzerterminals zu irgendeinem früheren Zeitpunkt empfangen worden sind. Die Seiteninformationen können in einer Datenbank der ersten Basisstation 102 gespeichert werden.
Seiteninformationen über ein nicht-erwünschtes Benutzerterminal sind Informationen über den Benutzer, die verwendet werden können, um eine Strategie zu bestimmen, die ein Verringern der Störung hin zu den nicht-erwünschten Benutzerterminals einschließt. Ein Beispiel derartiger gespeicherter Seiteninformationen über ein Benutzerterminal ist die räumliche Signatur des Benutzerterminals. Beispielsweise stellen das US-Patent 5,592,490 von Barratt et al. mit dem Titel "SPECTRALLY EFFICIENT HIGH CAPACITY WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS" und das US-Patent 5,828,658 von Ottersten et al. mit dem Titel "SPECTRALLY EFFICIENT HIGH CAPACITY WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS WITH SPATIO-TEMPORAL PROCESSING" eine Beschreibung einiger Techniken zur Verfügung, um die Störung unter Verwendung räumlicher Signaturen zu vermindern. Die räumliche Empfangssignatur charakterisiert, wie das Basisstations-Array Signale aus einem bestimmten Benutzerterminal bei Fehlen irgendeiner Störung oder weiterer Benutzerterminals empfängt. Die räumliche Sendesignatur eines bestimmten Benutzerterminals charakterisiert, wie das ferne Benutzerterminal Signale aus der Basisstation bei Fehlen irgendeiner Störung empfängt. Eine räumliche Sendesignatur kann aus einer räumlichen Empfangssignatur unter Verwendung einer Kalibrierung bestimmt werden.
Die Seiteninformationen werden aus der Datenbank gewonnen und verwendet, um eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen, um eine Minderung der Störung hin zu wenigstens einem der nicht-erwünschten Benutzerterminals einzuschließen.
Die Seiteninformationen können aus Signalen gebildet werden, die aus den nicht-erwünschten Benutzerterminals an derselben ersten Basisstation 102 empfangen worden sind. Alternativ kann das Kommunikationssystem wenigstens eine zweite Basisstation und einen Zwischen-Basisstations-Kommunikationsmechanismus einschließen, welcher fest verdrahtet und/oder drahtlos sein kann. Eine oder mehrere weitere Basisstationen empfangen die Signale aus den nicht-erwünschten Benutzerterminals, und der Seiteninformationsbildungsschritt tritt für jedes nicht-erwünschte Benutzerterminal an der die Signale aus dem jeweiligen dieser nicht-erwünschten Benutzerterminals empfangenden weiteren Basisstation auf. Die Seiteninformationen werden an die erste Basisstation 102 unter Verwendung des Zwischen-Basisstations-Kommunikationsmechanismus übermittelt. Wenn ein solches Verfahren verwendet wird, teilen die weiteren derartigen Basisstationen der ersten Basisstation 102 mit, welcher der nicht-erwünschten Benutzer "tatsächlich" nicht-erwünscht ist.
Weitere Formen der Seiteninformationen schließen ein DOA der einen oder mehreren nicht-erwünschten Benutzerterminals und tatsächlich empfangene Signale aus den Benutzerterminals ein.
Während ein Ausführungsbeispiel ein Verfahren verkörpert, das in einem TDD-System arbeitet, ist die Erfindung auch für einen Betrieb bei einem FDD-System anwendbar. Bei einem FDD-System werden die Sende- und Empfangskanäle im allgemeinen nicht miteinander zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt korreliert. DOA-basierte Techniken können verwendet werden, um die Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie aus den Richtungen des Eintreffens (= DOA) der Benutzerterminals zu bestimmen. Darüber hinaus sind die Sende- und Empfangs-Kovarianz-Matrizen üblicherweise im wesentlichen gleich bei einem FDD-System, wenn eine ausreichende zeitliche Mittlung verwendet wird bei der Kalkulation der Empfangs-Kovarianz-Matrix oder Störungs-Kovarianz-Matrix, insbesondere wenn die Uplink-Frequenz relativ nahe der Downlink-Frequenz liegt. Bei einem solchen Fall kann die Verwendung einer räumlichen Downlink-Verarbeitungsstrategie, die, eine Kalibrierung einschließend, aus der räumlichen Uplink-Verarbeitungsstrategie bestimmt worden ist, befriedigende Ergebnisse zur Verfügung stellen, wie es beispielsweise in der internationalen Patentanmeldungsveröffentlichung WO 98/09385 vom 5. März 1998 von Clarity Wireless Inc., der Erfinder Raleigh und anderen, mit dem Titel "SPATIO-TEMPORAL PROCESSING FOR COMMUNICATION" beschrieben ist.
Die Erfindung ist auch auf CDMA-Systeme anwendbar. Oftmals stellen CDMA-Systeme im wesentlichen ihre gesamten Ressourcen in einem Frequenzkanal an eine geringe Anzahl von Benutzerterminals zur Verfügung. So sind die Eigenwerte, die sich auf Eigenvektoren der Empfangs-Kovarianz-Matrix beziehen, die den sendenden Benutzerterminals entsprechen, signifikant größer als die kleinsten (das heißt Null-Raum) Eigenwerte.
So gestattet ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Basisstation, eine Downlink-Nachricht an ein gewünschtes Benutzerterminal auf eine nicht-gerichtete Weise zu senden (zum Beispiel ein fernes Terminal pagen), so daß eine Störung der anderen Benutzerterminals gleichzeitig gemindert wird. Darüber hinaus sendet bei einem Ausführungsbeispiel die erste Basisstation 102 weitere Daten an ein oder mehrere andere Benutzerterminals. So sorgt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung auch für ein Kombinieren gerichteten Verkehrs (wie beispielsweise beginnende Verkehrsdaten) und Rundsendeverkehr (wie beispielsweise Paging) über denselben herkömmlichen Kanal.
Wiederholtes Paging
In Erwiderung eines erfolgreichen Empfangens einer Paging-Nachricht sendet das Benutzerterminal ein Signal an die erste Basisstation 102. Das Benutzerterminal antwortet, indem es ein Zufallszugriffs-Anforderungssignal (random access request signal) an die Basisstation in einem vereinbarten Kanal sendet. Die erste Basisstation 102 sendet dann eine Zugriffszuweisungsnachricht (access assignment message) an das Benutzerterminal, die eine Kennzeichnung eines Frequenzkanals und einer Downlink-Übertragungszeitperiode für die Verkehrskommunikation einschließt. Die Zugriffszuweisungsnachricht kann auch verwendet werden, um verschiedene Steuerfunktionen auszuführen, einschließlich einer Messung des Pfadverlusts in der Verbindung zwischen dem Benutzerterminal und der Basisstation und/oder zum Durchführen einer Leistungskontrolle.
Die Paging-Nachricht ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, relativ stark codiert (heavily coded). Viele Ver fahren sind verfügbar zum Erfassen derartiger stark codierter UT_Sequenzen aus an der Empfangsantenne des Benutzerterminals empfangenen Signalen. Eine derartige Technik verwendet eine Korrelation.
Das Zufallszugriffs-Anforderungssignal ist somit eine Anzeige an die erste Basisstation 102, daß das gewünschte Benutzerterminal erfolgreich seine UT_Sequenz erfaßt hat. Bei einer Version stellt das Fehlen eines Zufallszugriffs-Anforderungssignals eine Rückmeldung an die Basisstation 102 zur Verfügung, daß das gewünschte Benutzerterminal die Page nicht erfolgreich empfangen hat. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung können auch andere Verfahren des Bereitstellens einer Rückmeldung des Erfolgs oder Fehlschlagens verwendet werden.
So empfängt bei einem Ausführungsbeispiel die erste Basisstation 102 eine Rückmeldung, welche anzeigt, ob das gewünschte Benutzerterminal erfolgreich eine Page empfangen hat oder nicht.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren, um die Wahrscheinlichkeit der Erfassung eines erfolgreichen Page-Empfangs weiter zu erhöhen, indem die Sendung der Page mehrere Male unter Verwendung einer identischen Kopie wiederholt wird, das heißt unter Verwendung einer identischen Downlink-Strategie in demselben relativen Zeitabschnitt eines zukünftigen Rahmens auf eine sich wiederholende Weise. Nicht-identische Wiederholung bezieht sich darauf, daß eine oder mehrere der Downlink-Strategien oder der relative Zeitabschnitt des zukünftigen Rahmes unterschiedlich sind. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine solche nicht-identische Wiederholung verwendet, um zu ermöglichen, daß die Störungsumgebung bei den Wiederholungen verschieden ist, und somit gegenüber dem Fall der identischen Wiederholung die kumulative Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß das gewünschte Benutzerterminal erfolgreich die Page empfängt. Beispielsweise kann eine unterschiedliche Smart-Antennen-Strategie verwendet werden oder es kann eine abweichende Zeitgabe verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß die Störungsumgebung unter schiedlich ist. Eine Downlink-Strategie-Diversity wird zur Verfügung gestellt, indem eine abweichende Downlink-Smart-Antennen-Strategie verwendet wird, oder eine Störungs-Diversity wird zur Verfügung gestellt, indem die Page in einer abweichenden Störungsumgebung wiederholt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel werden sowohl eine Downlink-Strategie-Diversity als auch eine Störungs-Diversity verwendet.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Rückmeldung des Erfolgs oder Mißerfolgs beim Paging verwendet. Nach einer ersten erfolglosen Page wiederholt die Basisstation die Page in einem zukünftigen – zum Beispiel dem nächsten – Rahmen, wobei bei einem Ausführungsbeispiel eine abweichende nicht-gerichtete Downlink-Strategie verwendet wird.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel sendet die abweichende nicht-gerichtete Strategie hin zu einem anderen der Eigenvektoren, der sich im wesentlichen in dem Null-Raum der Störungs-Kovarianz-Matrix befindet, um eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für das Downlink-Paging zu bestimmen. Die Wiederholung in einem zukünftigen Rahmen der Sequenz von Rahmen kann das Paging bei Vorhandensein einer anderen Menge von Störern ermöglichen, da sich die Störungsumgebung schnell ändern kann, weil beispielsweise ein abweichender Satz von Benutzerterminals im nächsten Rahmen gepaged wird. Die Verwendung eines abweichenden Eigenvektors im Null-Raum richtet die Page über ein abweichendes Strahlungsmuster, was eine Downlink-Strategie-Diversity zur Verfügung stellt.
Es kann sein, daß sich die Störungsumgebung nicht schnell genug ändert. So wird bei einem zweiten Ausführungsbeispiel die Wiederholung in einer anderen Downlink-Datenübertragungsperiode des Satzes sequentieller Zeitperioden ausgeführt. Im Fall von TDMA kann dies beispielsweise mit einem anderen Zeit-Slot zusammenfallen. Allgemein gesprochen erfolgt die wiederholte Übertragung auf einem anderen herkömmlichen Downlink-Kanal als dem jeweiligen herkömmlichen Downlink-Verkehrsdatenübertragungs-Kanal der ersten Übertragung. Bei einem FDMA-System kann dies eine andere Frequenz sein.
So wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix aus Signalen bestimmt, die in einer Bestätigungsübertragungsperiode empfangen worden sind, die einer abweichenden Downlink-Datenübertragungsperiode zugeordnet ist, und der Eigenvektor der Störungsempfangs-Kovarianz-Matrix mit dem geringsten Eigenwert wird verwendet, um die räumliche Downlink-Verarbeitung für das Smart-Antennensystem während der Übertragung der Page während dieser abweichenden Downlink-Datenübertragungsperiode zu bestimmen, um die Wiederholung der Page in einer abweichenden Störungsumgebung zu erleichtern.
Alternative Ausführungsbeispiele führen das wiederholte Paging mit Downlink-Strategien aus, die nicht notwendigerweise aus der Störungs-Kovarianz-Matrix bestimmt werden. In noch einer weiteren Ausführungsform wird die Page hin zu einem bestimmten Benutzerterminal wiederholt unter Verwendung eines abweichenden Satzes einer Sequenz von Sätzen von Wichtungsparametern für das Smart-Antennensystem gesendet, der so gebildet ist, daß die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß ein Benutzerterminal an einem unbekannten Ort die Page empfängt. Beispielsweise beschreibt die US-Patentanmeldung 09/020,619 von Barratt et al., angemeldet am 9. Februar 1998 und auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen, Techniken zum Bestimmen einer solchen Sequenz. Die Sequenz von Wichtungsparametern, die bei der Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie verwendet wird, um sequentiell die Nachricht zu senden, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel einer orthogonale Sequenz von komplexwertigen Wichtigungsparametersätzen auf der Grundlage der diskreten Fourier-Transformation (DFT). Um die Chance des erfolgreichen Empfangs der Page weiter zu erhöhen, treten die Wiederholungen der Page-Übertragungen während verschiedener Downlink-Datenübertragungsperioden auf, um eine Wiederholung der Page bei abweichenden Störungsumgebungen zu erleichtern.
Bei einem anderen eine Page-Wiederholung verwendenden Ausführungsbeispiel werden die Pages mit einem breiten, beispielsweise omnidirektionalen, Strahl gesendet, aber wiederum während jeder der verschiedenen Wiederholungen werden die Pa ges während verschiedener Downlink-Datenübertragungsperioden (zum Beispiel verschiedener Zeit-Slots) gesendet, um zu sichern, daß die wiederholten Pages in verschiedenen Störumgebungen auftreten. Das Verfahren des Sendens mit einem omnidirektionalen Muster wird beispielsweise in der oben genannten US-Patentanmeldung 08/988,519 von Goldburg beschrieben.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede Downlink-Datenübertragungsperiode für die Zwecke des Paging in zwei Hälften unterteilt. Eine Page kann in der ersten Hälfte oder der zweiten Hälfte irgendeiner Downlink-Datenübertragungsperiode gesendet werden. Dies sorgt dafür, daß eine relativ größere Anzahl von Paging-Nachrichten innerhalb einer gegebenen Anzahl von Downlink-Datenübertragungsperioden möglich sind. Dies schafft darüber hinaus noch eine weitere Methode zum Ändern der Störumgebung zwischen Wiederholungen der Page. Nachdem eine Page in einer Hälfte einer Downlink-Datenübertragungsperiode gesendet worden ist, wird die nächste Wiederholung in der anderen Hälfte der Downlink-Datenübertragungsperiode des nächsten Rahmens gesendet, welche bei einem Ausführungsbeispiel eine differierende Downlink-Datenübertragungsperiode ist. So kann sich die Störumgebung zumindest hinsichtlich der Paging-Sendungen zwischen der ersten und der zweiten Sendung ändern.
Andere Ausführungsformen können ein Aufteilen der Downlink-Datenübertragungsperiode in mehr als zwei Paging-Perioden umfassen.
3 zeigt die Sequenz von Rahmen (Frames) für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das bei TDMA verwendet wird. 3A zeigt drei vollständige Rahmen. 3B zeigt einen einzelnen (den N-ten) Rahmen, und 3C zeigt, wie die Downlink-Datenübertragungsperioden, in diesem Fall Periode D3, in eine erste und eine zweite Hälfte zum Zwecke des Paging unterteilt sind. In ähnlicher Weise zeigt 4 eine alternative Vollduplex-Anordnung. 4C zeigt, wie die Downlink-Datenübertragungsperioden, in diesem Fall die Periode D3, in eine erste und eine zweite Hälfte zum Zwecke des Paging unterteilt sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anzahl der Wiederholungen eine Funktion einer Abschätzung der Nähe des gewünschten Benutzerterminals zu der Paging-Basisstation. Die Nähe des Benutzerterminals wird während einer anfänglichen Registrierung (zum Beispiel log-in) oder während einer vorhergehenden erfolgreichen Paging-Sequenz abgeschätzt. Es wird im allgemeinen, aber nicht notwendigerweise, angenommen, daß ein Benutzerterminal, welches als in der Nähe der Paging-Basisstation befindlich abgeschätzt worden ist, weniger Störungen erfährt als ein Benutzerterminal, das als weit entfernt eingeschätzt worden ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Nähe als nah, entfernt und weit entfernt abgeschätzt, und nahe Benutzerterminals empfangen eine Page, das heißt keine Wiederholung, ein entferntes Benutzerterminal empfängt zwei Pages, das heißt eine Wiederholung, und ein sehr weit entferntes Benutzerterminal empfängt zwei Wiederholungen.
Jedoch können alternative Ausführungsbeispiele andere Kriterien zum Bestimmen verschiedener Anzahlen von Wiederholungen verwenden. Ein Verfahren zum Wiederholen des Sendens einer Page aus einer Basisstation mit einem intelligenten Antennensystem an ein Benutzerterminal unter Verwendung des intelligenten Antennensystems derart, daß jede Wiederholung in einer unterschiedlichen Störumgebung auftritt, wurde in Übereinstimmung mit zumindest einem Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart.
Verkehrskommunikation
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Verkehrskommunikation zwischen der Basisstation und ihren zugeordneten Benutzerterminals gemäß einem Funkprotokoll. Das Funkprotokoll stellt einen ersten Satz von sequentiellen Zeitintervallen (Rahmen) zur Verfügung, in denen die erste Basisstation 102 mit ihren zugeordneten Benutzerterminals kommunizieren soll. Das Funkprotokoll stellt darüber hinaus weitere Sätze sequentieller Zeitintervalle (Rahmen) für jede Station eines Satzes weiterer Basisstationen 111 des drahtlosen Kommunikationssystems zur Verfügung.
3 zeigt eine Reihe von Übertragungszeitdiagrammen, die die Sendesequenzen im Falle eines TDMA-Ausführungsbeispiels veranschaulichen. 3A zeigt die Gesamtaufteilung der Zeit in eine Sequenz zusammenhängender Rahmen, die bei einer Ausführungsform von gleicher Dauer sind. Drei vollständig sequentielle Rahmen sind in 3A veranschaulicht. Für die Zwecke der Systemzeitgabesteuerung wird ein Synchronisationskanal, den Benutzerterminals im Bedarfsfall konsultieren können, vorgesehen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel startet jedes Signalisiersegment mit einem Rahmenmarkierersignal aus der Basisstation, um sämtliche fernen Benutzerterminals mit der Taktsequenz der Basisstation zu synchronisieren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich primär auf die Anordnungen der Signale innerhalb jedes Rahmens, und dementsprechend ist ein beispielhafter Rahmen (Rahmen N) detaillierter in 3B zusammen mit dem Ende des vorhergehenden Rahmens (Rahmen N-1) und dem Beginn des nächsten Rahmens (Rahmen N+1) gezeigt.
Der Rahmen gemäß einem TDMA-Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in eine ausgewählte Anzahl von Downlink-Datenübertragungsperioden (Zeit-Slots) D1, D2, D3, etc., und eine ausgewählte Anzahl von Uplink-Datenübertragungsperioden (Zeit-Slots) U1, U2, etc., unterteilt. Es gibt außerdem eine Anzahl von Bestätigungsübertragungsperioden (Zeit-Slots) AKD1, AKD2, AKD3, etc., auf der Uplink, wobei jeweils einer jeder Downlink-Datenübertragungsperiode zugeordnet ist und eine vorgegebene Beziehung zu seiner zugeordneten Downlink-Datenübertraungsperiode, die der Basisstation bekannt ist und die bei einem Ausführungsbeispiel fest ist, aufweist. Es gibt außerdem eine Anzahl von Bestätigungsübertragungsperioden (Zeit-Slots) AKU1, AKU2, etc. auf der Uplink, wobei jeweils eine jeder Uplink-Datenübertraungsperiode zugeordnet ist und eine vorgegebene Beziehung zu ihrer zugeordneten Uplink-Datenübertragungsperiode, die der Basisstation bekannt ist und bei einem Ausführungsbeispiel fest ist, aufweist. Bei einem TDMA-Ausführungsbeispiel ist die feststehende Beziehung zwi schen einer Datenübertragungsperiode und ihrer zugeordneten Bestätigungsübertragungsperiode durch Zeit-Slots spezifiziert. Das heißt, der jeweilige Zeit-Slot für die Datenverkehrsperiode bestimmt den Zeit-Slot für die zugeordnete Bestätigungsübertragungsperiode in der entgegengesetzten Richtung. Darüber hinaus ist bei einem Ausführungsbeispiel diese Beziehung für sämtliche Sätze sequentieller Zeitperioden für sämtliche Basisstationen des Systems gleich.
Man beachte, daß bei einem TDMA-Ausführungsbeispiel jede Datenübertragungsperiode einem herkömmlichen Kanal entspricht.
Bei dem in 3B veranschaulichten Beispiel gibt es vier Downlink-Datenübertragungsperioden, somit vier Uplink-Bestätigungsübertragungsperioden, und zwei Uplink-Datenübertragungsperioden und somit zwei Downlink-Bestätigungsübertragungsperioden. Es sei daran erinnert, daß SDMA mehr als einen Kommunikationskanal, genannt räumliche Kanäle, während desselben Zeit-Slots ermöglicht, wobei das Beispiel von 3B dem Aufnehmen von wenigstens vier aktiven Benutzerterminals, die auf der Downlink kommunizieren, und wenigstens zwei aktiven Benutzerterminals, die auf der Uplink kommunizieren, entspricht.
Ein Merkmal der Sequenz von Zeitintervallen besteht darin, daß sie eine unterschiedliche Anzahl von Datenübertragungsperioden auf der Uplink und auf der Downlink aufnehmen kann. Bei der Datenkommunikation, wenn beispielsweise die Basisstation mit einem Computernetzwerk, wie beispielsweise dem Internet, gekoppelt ist, gibt es üblicherweise mehr Kommunikation auf der Downlink als auf der Uplink. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, die Asymmetrie zwischen Uplink- und Downlink-Verkehrsdatenkommunikation zu berücksichtigen. Ein System kann eine größere oder geringere Anzahl der jeweiligen Art der hier gezeigten Perioden enthalten, was von der Anzahl der aktiven Benutzerterminals, die in einem bestimmten Kanal aufgenommen werden sollen, und den Datenübertragungsanforderungen und – kapazitäten des Systems in jeder Richtung abhängig ist. Bei höheren Datenübertragungsraten kann eine größere Anzahl von Benutzern in jeder Richtung durch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung untergebracht werden.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die gleiche Anzahl von Uplink- und Downlink-Datenübertragungsperioden in jedem aufeinanderfolgenden Zeitintervall vorhanden, so daß die gesamte Datenübertragungskapazität des Satzes zur Verfügung gestellter Downlink-Verkehrskanäle die gleiche ist wie die gesamte Datenübertragungskapazität des Satzes zur Verfügung gestellter Uplink-Verkehrskanäle.
Downlink-Verkehrskommunikation
Nach einer erfolgreichen Page weist eine Zugriffszuweisungsnachricht aus der ersten Basisstation 102 eine Downlink-Übertragungsperiode (das heißt einen Downlink-Verkehrskanal) und eine zugehörige Bestätigungsübertragungsperiode (das heißt einen zugeordneten Uplink-Kanal) innerhalb jedes sequentiellen Zeitintervalls in dem ersten Satz sequentieller Zeitintervalle zu.
Jedes Benutzerterminal, das erfolgreich gepaged worden ist (zum Beispiel das eine Zugriffszuweisungsnachricht im Ergebnis eines anfänglichen Downlink-Paging von seiner zugeordneten Basisstation empfangen hat), antwortet auf die Paging-Sequenz (zum Beispiel auf die Zugriffszuweisungsnachricht) auf der Uplink in derjenigen Bestätigungsübertragungsperiode, die seiner zugewiesenen Downlink-Verkehrsübertragungsperiode entspricht. Der erste und weitere Sätze sequentieller Zeitintervalle sind derart, daß die Antworten der Benutzerterminals auf der Uplink auf die anfängliche Downlink-Paging-Sequenz (zum Beispiel auf die Zugriffszuweisungsnachricht), einschließlich Antworten aus Benutzerterminals anderer Basisstationen, wie beispielsweise der zweiten Basisstation 111, auf herkömmlichen Bestätigungskanälen – zum Beispiel Übertragungsperioden- und Frequenz/Code-Kanälen –, die der ersten Basisstation 102 bekannt sind, auftreten. Insbesondere sind bei einem TDMA-Ausführungsbeispiel die zeitlichen Vorgaben der Basisstation synchronisiert, und die Antworten irgendeines gewünschten Benutzerterminals sind zeitlich mit möglichen Antworten irgend welcher störenden Benutzerterminals, wie beispielsweise weiterer Benutzerterminals des gleichen Kanals, die der ersten Basisstation 102 zugeordnet sind, oder weiterer Basisstationen 111, die in demselben Frequenzkanal und derselben Downlink-Datenübertragungsperiode auftreten können, abgeglichen.
Das Bestätigungssignal aus dem Benutzerterminal an seine zugeordnete Basisstation kann irgendwelche Trainingsdaten und irgendwelche Identifikationsinformationen enthalten. Bei einem Ausführungsbeispiel schließen die Trainingsdaten die Identifikationsinformationen ein. Die Identifikationsinformationen erleichtern es der ersten Basisstation 102, Signale aus ihren eigenen zugeordneten Benutzerterminals von Signalen aus Benutzerterminals anderer Basisstationen zu unterscheiden. Die Identifikationsinformationen können einen Basisstationsidentifizierer einschließen. Die erste Basisstation 102 empfängt die Antworten (das heißt die Bestätigungen) und verwendet die Trainingsdaten und Identifikationsinformationen, um eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden von Daten während einer zukünftigen – bei einem Ausführungsbeispiel der nächsten – Downlink-Datenübertragungsperiode für das Benutzerterminal zu bestimmen.
Eine wünschenswerte Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie der ersten Basisstation 102 zum Senden der Downlink-Verkehrsdaten an das Benutzerterminal wird so festgelegt, daß sie eine hin zu den den gemeinsamen Kanal benutzenden Störern gerichtete Störungsminderung einschließt, so daß derartige Störungen aus der sendenden Basisstation hin zu solchen weiteren Benutzerterminals desselben Kanals vermindert werden. Darüber hinaus wird eine wünschenswerte Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Empfangen der Bestätigungssignale aus den Benutzerterminals so bestimmt/festgelegt, daß sie bei einem Ausführungsbeispiel eine Minderung der Störungen aus Störern des gleichen Kanals einschließt.
Bei einem Ausführungsbeispiel schließt die Bestätigung eine Bestätigungsnachricht (ACK) ein, um eine Rückmeldung zu der Basisstation über den erfolgreichen Empfang des Signals aus der Basisstation an dem Benutzerterminal zur Verfügung zu stellen. Wenn die Basisstation nicht die erwartete ACK empfängt oder ihr Informationen zurückgegeben werden, daß die Nachricht nicht erfolgreich empfangen worden ist, plant die Basisstation die Übertragung der Daten neu ein.
Die erste Basisstation 102 sendet jetzt Daten (das heißt Verkehrsdaten) an das Benutzerterminal in der festgelegten Downlink-Datenübertragungsperiode. Das aktive Benutzerterminal empfängt die Downlink-Verkehrsdaten, die aus der ersten Basisstation 102 an das Terminal gesendet worden sind. Bei einem Ausführungsbeispiel dient das an das Benutzerterminal gesendete Downlink-Signal zusätzlich zur Übermittlung der Verkehrsdaten auch als ein Downlink-Abfragesignal (polling signal), um eine Antwort auf der Uplink zum Bestimmen der Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für die weitere Kommunikation zu erlangen. Somit sendet das Benutzerterminal in Erwiderung auf die Downlink-Verkehrsdaten während der nächsten Bestätigungsübertragungsperiode auf der Uplink für die bezeichnete Downlink-Datenübertragungsperiode ein Bestätigungssignal zurück zu der Basisstation. Die Basisstation empfängt diese Bestätigung und darüber hinaus Bestätigungen aus einem oder mehreren auf dem gleichen Kanal befindlichen störenden Benutzerterminals, die derselben Downlink-Datenübertragungsperiode zugewiesen sind, und verwendet diese aus den Benutzerterminals empfangenen Signale, um eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen, um vorteilhafterweise Daten an das Benutzerterminal während der nächsten bezeichneten Downlink-Datenübertragungsperiode für das Benutzerterminal zu senden. Die bestimmte Downlink-Smart-Antennenverarbeitungsstrategie schließt eine Störungsminderung hin zu den fernen Terminals des gleichen Kanals anderer Basisstationen 111 ein. Darüber hinaus bestimmt der erste Basisstation 102 auch eine Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem, um auf vorteilhafteweise die Bestätigungssignale aus gewünschten und störenden, auf demselben Kanal befindlichen fernen Terminals auf eine Weise zu empfangen, die eine Minderung der Störung aus den störenden Benutzern desselben Kanals einschließt. Wenn das System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auch für mehr als einen räumlichen Kanal in demselben herkömmlichen Kanal, beispielsweise in demselben Zeit-Slot bei einem TDMA-System, sorgt, so schließt die bestimmte Smart-Antennenverarbeitungsstrategie eine Minderung der Störung der auf dem gemeinsamen Kanal vorhandenen störenden fernen Terminals derselben Basisstationen 102 auf anderen räumlichen Kanälen desselben herkömmlichen Kanals ein.
Man beachte, daß in einer gegebenen Bestätigungsübertragungsperiode zum Empfangen von Bestätigungssignalen aus Benutzerterminals die erste Basisstation 102 Bestätigungen aus Benutzerterminals empfängt, welche eine Antwort auf eine Paging-Sequenz (zum Beispiel Zugriffszuweisungsnachrichten) oder auf Downlink-Verkehrsdaten sein kann.
Sobald eine Downlink-Datenübertragung so initiiert worden ist, wird die Downlink-Verkehrsdatenübertragung in der festgelegten Downlink-Datenübertragungsperiode Rahmen für Rahmen fortgesetzt. Jedes Downlink-Datensignal dient auch als Downlink-Abfragesignal. Das Benutzerterminal empfängt die Downlink-Daten aus seiner zugeordneten Basisstation in der festgelegten Downlink-Datenübertragungsperiode und sendet ein Bestätigungssignal zurück an die Basisstation während der nächsten festgelegten Bestätigungsübertragungsperiode. Das Bestätigungssignal wird an der Basisstation zusammen mit irgendwelchen weiteren Bestätigungssignalen aus anderen Benutzerterminals desselben Kanals derselben oder weiterer Basisstationen empfangen, und erneut bestimmt die Basisstation eine Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem für ein optimales Empfangen der Bestätigungen und für ein optimales Senden des nächsten Downlink-Datensignals in der nächsten festgelegten Downlink-Datenübertragungsperiode. Optimal meint hier die Verwendung einer Downlink-Strategie, die Störungen aus und hin zu störenden Benutzerterminals, aus welchen die erste Basisstation 102 Bestätigungen empfängt, vermindert werden, während die Kommunikation mit einem oder mehreren gewünschten Benutzerterminals verbessert wird.
Somit ist in dem Fall, wo die Bestimmung der Smart-Antennenverarbeitungsstrategie während einer bestimmten Bestä tigungsübertragungsperiode empfangene Signale verwendet und sie verwendet wird, um während der nächsten Downlink-Datenübertragungsperiode, die der bestimmten Bestätigungsübertragungsperiode zugeordnet ist, Daten zu senden, die Menge (der Satz) von aktiven Benutzerterminals, an die während dieser nächsten Downlink-Datenübertragungsperiode gesendet wird, eine Untermenge (subset) der Menge von Benutzerterminals, die an ihre zugehörige Basisstation während der vorhergehenden bestimmten Bestätigungsübertragungsperiode senden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird nur an ein Benutzerterminal, aus welchem ein Signal in der vorhergehenden bestimmten Bestätigungsübertragungsperiode empfangen wurde, in der Downlink zur nächsten zugeordneten Downlink-Datenübertragungsperiode gesendet. Somit ist von einem aktiven (das heißt nicht in einem untätigen Zustand befindlichen) Benutzerterminal, an das aus einer Basisstation in einer bestimmten der Downlink-Datenübertragungsperioden gesendet wird, bekannt, daß es zunächst Daten an die Basisstation in einer vorhergehenden Bestätigungsübertragungsperiode in der Uplink, die derselben bestimmten Downlink-Datenübertragungsperiode zugeordnet ist, gesendet hat.
Initiieren einer Uplink-Kommunikation aus einem Benutzerterminal
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Initiieren einer Kommunikation auf der Uplink aus einem der Benutzerterminals, die der ersten Basisstation 102 zugeordnet sind, zur Verfügung gestellt. Wenn das Benutzerterminal versucht, eine Datenübertragung an die erste Basisstation 102 zu initiieren, sendet das Benutzerterminal zunächst ein Zufallszugriffs-Anforderungssignal (random access request signal) auf einem vereinbarten logischen Steuerkanal, und diese Zufallszugriffs-Anforderung wird von der ersten Basisstation 102 empfangen. In Erwiderung dessen sendet die erste Basisstation 102 eine Zugriffszuweisungsnachricht an das Benutzerterminal, ebenfalls auf einem vereinbarten logischen Steuerkanal, was ein Senden von Informationen an das Benutzerterminal einschließt, um dem Benutzerterminal anzuzeigen, daß das Zufallszugriffs-Anforderungssignal empfangen worden ist, und was außerdem Daten zum Kennzeichnen der Uplink-Datenübertragungsperioden und des Frequenzkanals zum Empfangen einer Datenübertragung auf der Uplink aus dem Benutzerterminal einschließt.
In Erwiderung sendet das Benutzerterminal die Uplink-Verkehrsdaten während der bezeichneten Uplink-Verkehrsübertragungsperiode. Die Basisstation empfängt die Uplink-Daten aus dem Benutzerterminal. Benutzerterminals der anderen Basisstationen, wie beispielsweise der zweiten Basisstation 111, können ebenfalls Uplink-Verkehrsdaten an ihre jeweiligen Basisstationen senden, und diese Signale können das Uplink-Verkehrssignal an die erste Basisstation 102 stören. Wenn darüber hinaus die erste Basisstation 102 auch SDMA ermöglicht, können ihre zugeordneten weiteren Benutzerterminals, die sich den herkömmlichen Kanal teilen, ebenfalls stören. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dienen die Uplink-Daten als Antwort auf die Zugriffszuweisungsnachricht aus der Basisstation und ermöglichen, daß die erste Basisstation 102 die Antwort (das heißt die Uplink-Verkehrsdaten) verwendet, um eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für den Empfang von Signalen aus dem Benutzerterminal zu bestimmen. Gemäß diesem einen Ausführungsbeispiel sind das erste und die weiteren Sätze sequentieller Zeitintervalle so ausgebildet, daß die Uplink-Verkehrssignale – entweder in Erwiderung der Zugriffszuweisungsnachrichten oder als fortgesetzte Uplink-Verkehrsdaten – auf herkömmlichen Uplink-Kanälen – zum Beispiel Datenübertragungsperioden und Frequenz/Code-Kanälen – gesendet werden, die der ersten Basisstation 102 bekannt sind. Die erste Basisstation 102 empfängt die Uplink-Verkehrssignale unter Verwendung einer Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie, die aus den empfangenen Signalen bestimmt worden ist. Die Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie dient dem Empfangen von Datensignalen aus ihr zugeordneten aktiven Benutzerterminals. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält jedes Uplink-Verkehrsdatensignal innerhalb einer bezeichneten Uplink- Datenübertragungsperiode Trainingsdaten, um Informationen an die Basisstation zum Bestimmen einer Verarbeitungsstrategie für das Smart-Antennensystem zur Verfügung zu stellen. Die Trainingsdaten können Identifikationsinformationen enthalten. Bei einem Ausführungsbeispiel sorgt ein Steuercomputer für eine Anpassung, so daß die Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie vorteilhafterweise die Uplink-Daten innerhalb derselben Uplink-Datenübertragungsperiode empfängt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen, bei welchen der Steuercomputer keine ausreichende Rechenleistung aufweist, um die Uplink-Smart-Antennenverarbeitungsstrategie schnell genug zu bestimmen, um die Daten für dieselbe Uplink-Datenübertragungsperiode optimal zu empfangen, wird die Uplink-Strategiebestimmung aus den innerhalb einer Uplink-Datenübertragungsperiode empfangenen Daten von dem Smart-Antennensystem verwendet, um Daten in einer Uplink-Datenübertragungsperiode eines zukünftigen Rahmens zu empfangen, bei einer zukünftigen – zum Beispiel der nächsten – Uplink-Datenübertragungsperiode für das bestimmte Benutzerterminal. Bei einem TDMA-Ausführungsbeispiel werden die zeitlichen Vorgaben (timings) von Basisstationen synchronisiert, und die Uplink-Datenübertragungsperioden des gewünschten Benutzerterminals und von störenden Benutzerterminals desselben Kanals zum Senden an zu solchen Benutzerterminals gehörigen Basisstationen können zu demselben Zeit-Slot und in demselben Frequenzkanal auftreten.
Bei einem Ausführungsbeispiel sendet die Basisstation dann, wenn sie erfolgreich die Uplink-Verkehrsdaten aus einem aktiven Benutzerterminal empfängt, ein Bestätigungssignal an das Benutzerterminal während einer festgelegten Bestätigungsübertragungsperiode auf dem Downlink für die Uplink-Datenübertragungsperiode. Das Uplink-Verkehrsdatensignal wird somit als ein Rückwärts-Abfragesignal aus dem Benutzerterminal verwendet, und die Antwort auf dieses Signal ist das Bestätigungssignal aus der Basisstation, welches, nachdem die Kommunikation beginnt, als Rückwärts-Abfragebestätigungssignal angesehen werden kann. Die Antwort auf das weitere Rückwärts-Abfragebestätigungssignal (das heißt auf die Bestätigung aus der Basisstation) kann von der Basisstation verwendet werden, um weiterhin eine Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem zu bestimmen.
Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet die erste Basisstation 102, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß die Bestätigung auf der Downlink erfolgreich beim Benutzerterminal empfangen wird, die Uplink-Verkehrsdaten, die bestätigt werden, um eine Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem zu bestimmen, um vorteilhafterweise die Bestätigung an das Benutzerterminal in der nächsten festgelegten Bestätigungsperiode auf der Downlink zu senden. Die bestimmte oder festgelegte Strategie umfaßt eine Minderung einer Störung hin zu einem oder mehreren auf demselben Kanal arbeitenden Benutzerterminals der anderen Basisstationen oder der ersten Basisstation 102, aus welchen Uplink-Verkehrsdaten durch die erste Basisstation 102 empfangen worden sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel versorgt ein an das Benutzerterminal aus der ersten Basisstation 102 gesendetes Bestätigungssignal das Benutzerterminal auch mit einer Bestätigungsnachricht (ACK) als Rückmeldung eines erfolgreichen Empfangs an der Basisstation. Die Bestätigungsnachricht kann darüber hinaus eine negative Bestätigungsnachricht (NACK) oder eine andere derartige Rückmeldung sein. Wenn das Benutzerterminal entweder eine NACK empfängt oder eine erwartete ACK nicht empfängt oder ihm irgendwie Informationen zurückgegeben werden, daß die Nachricht nicht empfangen wurde, plant das Benutzerterminal die Übertragung der Daten erneut ein. Darüber hinaus kann das Bestätigungssignal Trainingsdaten enthalten, um einen erfolgreichen Empfang an dem Benutzerterminal zu unterstützen. Darüber hinaus können bei einem Ausführungsbeispiel ein oder mehrere Benutzerterminals ein intelligentes Antennensystem enthalten, und in einem solchen Fall können die Bestätigungen auf der Downlink für den Uplink-Verkehr außerdem verwendet werden, um eine Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für die intelligenten Antennensysteme der Benutzerterminals zu bestimmen.
Die Uplink-Kommunikation aus dem Benutzerterminal an die erste Basisstation 102 kann Rahmen für Rahmen zu den bezeichneten Uplink-Datenübertragungsperioden fortgesetzt werden. Die jeweiligen Uplink-Daten, die von der Basisstation empfangen werden, können zusammen mit irgendwelchen auf dem gleichen Kanal vorhandenen Uplink-Verkehrsdaten aus anderen störenden Benutzerterminals verwendet werden, um eine Verarbeitungsstrategie für das Smart-Antennensystem an der ersten Basisstation 102 zum Empfangen von Daten aus dem Benutzerterminal zu bestimmen, und die Basisstation bestimmt dann auch eine Verarbeitungsstrategie für ihr Antennensystem, um ein Bestätigungssignal an ihr zugeordnetes Benutzerterminal als ein weiteres Rückwärts-Abfragebestätigungssignal zu senden.
Während ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in nur einer Basisstation mit einem intelligenten Antennensystem verwendet wird, kann das Kommunikationssystem 100 in Übereinstimmung mit anderen Ausführungsbeispielen Basisstationen aufweisen, die jeweils ein solches intelligentes Antennensystem enthalten. Bei einem Ausführungsbeispiel verwenden die erste Basisstation 102 sowie eine oder mehrere Basisstationen 111 identisch konfigurierte Sätze sequentieller Zeitintervalle, so daß der erste Satz sequentieller Zeitperioden und die weiteren Sätze sequentieller Zeitintervalle eine identische Struktur aufweisen.
Die in 3B gezeigten Signale sind für ein TDMA-System, das TDD aufweist, so daß Uplink-Signale und Downlink-Signale miteinander gruppiert werden, um die Anzahl der Zeitpunkte zu reduzieren, in denen das Smart-Antennensystem der Basisstation von Uplink zu Downlink umschaltet. Als Alternative zu den in 3B gezeigten Signalen kann die Reihenfolge der Zeitperioden geändert werden, wenn beispielsweise die Basisstation ein Duplexing im Frequenzbereich (FDD) verwendet, wobei die Downlink-Frequenz und die Uplink-Frequenz für die Kommunikation mit demselben Benutzerterminal verschieden sind. Ein derartige Alternative ist in 3D gezeigt. 3E zeigt eine andere Alternative, welche ähnlich der Anordnung gemäß 3B ist, aber mit verschobenen Rahmengrenzen. Viele weitere Alternativen zu der Anordnung gemäß 3B sind mög lich, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den anhängigen Ansprüchen angegeben ist, abzuweichen.
Alternative Ausführungsbeispiele für eine Verkehrskommunikation
Ein Ausführungsbeispiel, das die in 3 gezeigte Rahmenstruktur benutzt, ist ein Halbduplex-Ausführungsbeispiel, bei welchem irgendwelche Uplink-Datenübertragungsperioden des Satzes von Rahmen nicht notwendigerweise einer Downlink-Datenübertragungsperiode für dasselbe Benutzerterminal zugeordnet sind.
Gemäß einem alternativen Halbduplex-Ausführungsbeispiel ist die Bestätigungsübertragungsperiode in einem Rahmen der Sequenz von Rahmen zur Bestätigung der Uplink-Datenübertragung in einer zukünftigen – zum Beispiel der nächsten – festgelegten Downlink-Datenübertragungsperiode für das Benutzerterminal enthalten. So können die auf der Downlink während einer Downlink-Datenübertragungsperiode übertragenen Daten Bestätigungsdaten und/oder Trainingsdaten enthalten. Darüber hinaus gibt es jeweils eine Downlink-Datenübertragungsperiode für jede Uplink-Datenübertragungsperiode.
Darüber hinaus ist gemäß einem weiteren alternativen Halbduplex-Ausführungsbeispiel die Bestätigungsübertragungsperiode in einem Rahmen zum Bestätigen der Downlink-Datenübertragung (oder Antworten auf eine Zugriffszuweisungsnachricht) in einer zukünftigen – zum Beispiel der nächsten – festgelegten Uplink-Datenübertragunsperiode für das Benutzerterminal enthalten. Somit können während einer Uplink-Datenübertragungsperiode übertragene Daten Trainings- und/oder Identifikationsdaten und/oder Bestätigungsdaten enthalten. Darüber hinaus gibt es jeweils eine Uplink-Datenübertragungsperiode für jede Downlink-Datenübertragungsperiode.
4 ist ein Satz von Übertragungszeitdiagrammen, die Übertragungssequenzen im Falle noch eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels veranschaulichen, das ein Vollduplexsystem benutzt und somit hier als alternatives Vollduplex-Ausführungsbeispiel bezeichnet wird. 4A zeigt die Ge samtunterteilung der Zeit in eine Sequenz von zusammenhängenden Rahmen gleicher Dauer. Drei vollständige aufeinanderfolgende Rahmen sind in 4A veranschaulicht.
Ein beispielhaftes Datenübertragungssegment für einen bestimmten Kanal ist detaillierter in 4B gezeigt. Der Rahmen gemäß dem alternativen Vollduplex-Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Anzahl von Uplink-Datenübertragungsperioden U1, U2, U3, etc. und die gleiche Anzahl von Downlink-Datenübertragungsperioden D1, D2, D3, etc. unterteilt. Bei dem in 4B veranschaulichten Beispiel gibt es jeweils fünf Downlink- und Uplink-Datenübertragungsperioden, die einer Unterbringung von wenigsten fünf aktiven Benutzerterminals entsprechen. Jedes aktive Benutzerterminal wird einer Uplink- und einer Downlink-Datenübertragungsperiode zugewiesen, wie es hier unter Verwendung einer Zugriffszuweisungsnachricht aus ihrer zugeordneten Basisstation beschrieben ist. Andere Ausführungsbeispiele können mehr oder weniger Downlink- und Uplink-Datenübertragungsperioden in jedem Rahmen enthalten. Ein Ausführungsbeispiel verwendet beispielsweise eine Rahmenstruktur mit drei Uplink- und drei Downlink-Datenübertragungsperioden in jedem Rahmen.
Gemäß dem alternativen Vollduplex-Ausführungsbeispiel ist die Bestätigungsübertragungsperiode in einem Rahmen der Sequenz von Zeitintervallen zum Bestätigen einer Uplink-Datenübertragung in einer zukünftigen – vorzugsweise der nächsten – festgelegten Downlink-Datenübertragungsperiode für das Benutzerterminal enthalten. Darüber hinaus ist die Bestätigungsübertragungsperiode in einem Rahmen der Sequenz von Zeitintervallen zum Bestätigen einer Downlink-Datenübertragung (oder Antworten auf eine Zugriffszuweisungsnachricht) in einer zukünftigen – vorzugsweise der nächsten – festgelegten Uplink-Datenübertragungsperiode für das Benutzerterminal enthalten.
Das Initiieren einer Datenkommunikation aus einer Basisstation wird ausgeführt, wie es oben für ein hier beschriebenes Halbduplex-Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die Basisstation sendet zunächst eine Paging-Nachricht. Das Benutzer terminal antwortet mit einer Zufallszugriffs-Anforderung. Die Basisstation antwortet mit einer Zugriffszuweisungsnachricht, die ein Spezifizieren der Uplink- und Downlink-Zeitperioden zur Verwendung für die Verkehrskommunikation enthält.
Wenn das Benutzerterminal die Zugriffszuweisungsnachricht empfängt, sendet es ein Bestätigungssignal während seines zugewiesenen Uplink-Verkehrskanals. Das Signal kann Trainingsdaten und/oder Identifikationsdaten zur Verwendung durch seine zugeordnete Basisstation bei Bestimmen einer vorteilhaften Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für die Funkverbindung zwischen dem Benutzerterminal und der Basisstation enthalten. Der Satz sequentieller Zeitperioden für die erste Basisstation 102 ist koordiniert mit den Sätzen sequentieller Zeitperioden für die anderen Basisstationen, wie beispielsweise die zweite Basisstation 111, so daß die Antworten auf Zugriffszuweisungsnachrichten aus Benutzerterminals zu Zeit/Frequenz-Orten stattfinden, die einer Basisstation bekannt sind, so daß eine Basisstation, beispielsweise die erste Basisstation 102, nicht nur Signale – einschließlich störender Signale – von ihr zugeordneten Benutzerterminals empfängt, sondern außerdem von im gleichen Kanal befindlichen Benutzerterminals, die anderen Basisstationen, wie beispielsweise der zweiten Basisstation 111, zugeordnet sind. Die vorteilhafte Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für eine Kommunikation mit dem Benutzerterminal wird so bestimmt, daß sie eine Minderung der Störung aus den Störern auf dem gleichen Kanal (auf der Uplink) und hin zu den Störern auf dem gleichen Kanal (auf der Downlink) einschließt.
Wenn darüber hinaus die Basisstation Uplink-Verkehrsdaten aus wenigstens einem der ihr zugeordneten Benutzerterminals empfängt, sendet sie ein Bestätigungssignal an ein solches Benutzerterminal in der Downlink-Datenübertragungsperiode, die derjenigen Uplink-Datenübertragungsperiode entspricht, in welcher sie die Uplink-Daten empfing.
So wird ein Signal von einem Benutzerterminal nicht nur in Erwiderung auf eine Zugriffszuweisungsnachricht aus seiner zugeordneten Basisstation gesendet, sondern auch als eine Bestä tigung auf von seiner zugehörigen Basisstation empfangenen Downlink-Verkehrsdaten.
Darüber hinaus enthalten gemäß diesem alternativen Vollduplex-Ausführungsbeispiel Uplink-Verkehrsdaten außerdem Trainingsdaten und Identifikationsdaten, und die Basisstation verwendet solche Daten, um eine Verarbeitungsstrategie für ihr Smart-Antennensystem zu bestimmen.
So können auf der Downlink während einer Downlink-Datenübertragungsperiode übertragene Daten Trainingsdaten und Bestätigungsdaten, wie beispielsweise ACK und/oder NACK-Daten, oder einen anderen Mechanismus zur Bestätigung enthalten, und während einer Uplink-Datenübertragungsperiode übertragene Daten können Trainings- und/oder Identifikationsdaten und/oder Bestätigungsdaten, wie beispielsweise ACK-Daten und/oder NACK-Daten oder irgendwelche anderen Bestätigungsdaten, enthalten. Wenn eine sendende Einheit ein NACK empfängt oder kein erwartetes ACK empfängt oder auf andere Weise weiß, daß es einen erfolglosen Empfang gab, plant sie die Übertragung der Daten neu ein.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jetzt beschrieben. Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel senden zum Initiieren einer Kommunikation aus der Basisstation die Basisstationen 102 und 111 jeweils ein Downlink-Abfragesignal (polling signal) an ihre jeweils zugeordneten aktiven Benutzerterminals vor dem Empfangen einer Datenübertragung aus solchen Benutzerterminals. Dieses Abfragen (polling) wird ausgeführt, um eine Bestimmung einer Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie für eine bestimmte Paketdatenkommunikation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Downlink-Polling durch die erste Basisstation 102 und die wenigstens eine zweite Basisstation 111 innerhalb eines zur Verfügung gestellten ersten Satzes sequentieller Zeitintervalle für die erste Basisstation 102 und innerhalb zur Verfügung gestellter weiterer Sätze sequentieller Zeitintervalle für jede der zweiten Basisstation 111 ausgeführt, wobei jedes der Zeitintervalle ein Datenübertragungssegment enthält, das eine ausgewählte Anzahl von Downlink-Übertragungsperioden, einschließlich Vorwärtsabfrageperioden (forward polling periods), und eine Anzahl zugeordneter Uplink-Übertragungsperioden, von denen jede einer Vorwärtsabfrageperiode zugeordnet ist, und eine Anzahl von Verkehrsdatenübertragungsperioden aufweist.
5 ist ein Satz von Übertragungszeitdiagrammen, die die Übertragungssequenzen im Fall dieses alternativen Ausführungsbeispiels veranschaulichen. 5A zeigt die Gesamtaufteilung der Zeit in eine Sequenz zusammenhängender Rahmen gleicher Dauer. Jeder Rahmen enthält ein Signalisiersegment zum Senden und Empfangen von System-Overhead-Signalen, wie beispielsweise der Zellenverwaltung, und ein Datenübertragungssegment. Drei vollständige sequentielle Rahmen sind in 5A veranschaulicht. Für die Zwecke der Systemzeitgabekontrolle startet jedes Signalisiersegment mit einem Rahmenmarkierersignal aus der Basisstation, um sämtliche fernen Einheiten mit der Zeitgabesequenz der Basisstation zu synchronisieren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich primär auf die Anordnungen der Signale innerhalb des Datenübertragungssegments jedes Rahmens, und dementsprechend ist ein beispielhaftes Datenübertragungssegment für einen bestimmten Kanal detaillierter in 5B gezeigt.
Das Datenübertragungssegment gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in eine Anzahl von Vorwärtsabfrageperioden F1, F2, F3, etc., eine Anzahl von Rückwärtsabfrageperioden (reverse polling periods) R1, R2, R3, etc. und eine Anzahl von Verkehrsdatenübertragungsperioden D1, D2, D3, etc. unterteilt. Bei dem in 5B veranschaulichten Beispiel gibt es fünf Vorwärtsabfrageperioden, fünf Rückwärtsabfrageperioden und fünf Verkehrsdatenübertragungsperioden, was einer Unterbringung von wenigstens fünf aktiven Benutzerterminals entspricht. Jedes aktive Benutzerterminal ist einem Signalkanal und einer Vorwärtsabfrageperiode und einer Rückwärtsabfrageperiode zugewiesen.
Die erste Basisstation 102 und die weiteren Basisstationen 111 senden ihre Downlink-Abfragesignale in ihren jeweiligen Vorwärtsabfrageperioden. Jedes Benutzerterminal, das ein Abfragesignal aus seiner zugehörigen Basisstation empfängt, antwortet auf das Abfragesignal in einer Uplink-Übertragungsperiode, die der Vorwärtsabfrageperiode zugeordnet ist. Die zugeordnete Uplink-Übertragungsperiode ist Teil der Verkehrsdatenübertragungsperiode des Satzes sequentieller Zeitintervalle der zugehörigen Basisstation. Der erste und die weiteren Sätze sequentieller Zeitintervalle sind so angeordnet, daß die Antwort der Benutzerterminals auf die Downlink-Abfrage zu zugehörigen Uplink-Übertragunsperioden und Frequenz/Code-Kanäle, die der ersten Basisstation 102 bekannt sind, stattfindet.
Die Basisstation 102 empfängt die Antworten und verwendet die Antworten, um eine Downlink-Verarbeitungsstrategie für das Smart-Antennensystem zu bestimmen, und sendet Datensignale an ihre aktiven zugeordneten Benutzerterminals unter Verwendung der bestimmten Downlink-Verarbeitungsstrategie. Bei einem TDMA-Ausführungsbeispiel sind die zeitlichen Taktungen der Basisstationen synchronisiert, und die Antworten der gewünschten Benutzerterminals 105, 106, 107, 108 und der störenden Benutzerterminals 109, 110 auf das Downlink-Abfragen aus der jeweiligen Basisstation der Benutzerterminals erfolgen im gleichen Zeit-Slot und in demselben Frequenzkanal. Die bestimmte Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie umfaßt eine Minderung der Störung hin zu solchen störenden fernen Terminals auf dem gleichen Kanal.
Zum Initiieren einer Kommunikation aus einem der der ersten Basisstation 102 zugeordneten Benutzerterminals dann, wenn das Benutzerterminal eine Datenübertragung an die erste Basisstation 102 zu senden wünscht, sendet das Benutzerterminal ein Rückwärtsabfragesignal (reverse polling signal) während einer Rückwärtsabfrageperiode, welches von der ersten Basisstation 102 empfangen wird. Die erste Basisstation 102 sendet jetzt ein Rückwärtsabfragebestätigungssignal an das Benutzerterminal, was das Senden von Informationen an das Benutzerterminal einschließt, um dem Benutzerterminal anzuzeigen, daß die Rückwärtsabfrage empfangen worden ist, und die Daten zum Kennzeichnen der Verkehrsdatenübertragungsperiode und des Frequenzkanals zum Empfangen einer Datenübertragung auf der Uplink aus dem Benutzerterminal einschließt.
Das Benutzerterminal sendet dann ein Datenübertragungssignal während der festgelegten Uplink-Verkehrsdatenübertragungsperiode. Das Datenübertragungssignal kann Trainingsdaten in einem Trainingsdatensegment der Uplink-Verkehrsdatenübertragungsperiode einschließen, wie es in 5D gezeigt ist. Die Basisstation empfängt das Signal aus dem Benutzerterminal. Andere Basisstationen, wie beispielsweise die zweite Basisstation 111, können ebenfalls Signale in Erwiderung der Rückwärtsabfragebestätigung aus ihren jeweiligen Basisstationen empfangen, und diese Signale können, das Datenübertragungssignal an die erste Basisstation 102 stören. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der erste und die weiteren Sätze sequentieller Zeitintervalle derart, daß die Datenübertragungssignale in Erwiderung auf die Rückwärtsabfragebestätigungssignale in Uplink-Verkehrsdatenübertragungsperioden und Frequenz/Code-Kanälen, die der ersten Basisstation 102 bekannt sind, gesendet werden. Die erste Basisstation 102 empfängt die Antworten auf die Rückwärtsabfragebestätigungen und verwendet die Antworten, um eine Verarbeitungsstrategie für das Smart-Antennensystem zum Empfangen aus ihren aktiven zugeordneten Benutzerterminals zu bestimmen.
Die erste Basisstation 102 empfängt dann Datensignale aus ihren aktiven zugeordneten Benutzerterminals unter Verwendung der bestimmten Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie. Bei einem TDMA-Ausführungsbeispiel sind die Zeitgaben (Taktungen) der Basisstationen synchronisiert und die Antworten der gewünschten Benutzerterminals 105, 106, 107, 108 und möglicher störender Benutzerterminals 109, 110 auf die Rückwärtsabfragebestätigungen aus den zu solchen Benutzerterminals zugehörigen Basisstationen können zum gleichen Zeit-Slot und in demselben Frequenzkanal auftreten. Die Smart-Antennenverarbeitungsstrategie wird bestimmt, um eine Minde rung der Störung aus solchen störenden Benutzern einzuschließen.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält das System 100 die erste Basisstation 102 und eine oder mehrere weitere Basisstationen 111, die jeweils ein Smart-Antennensystem haben, und die erste Basisstation 102 und die weiteren Basisstationen 111 verwenden identisch konfigurierte Sätze sequentieller Zeitintervalle, so daß der erste Satz sequentieller Zeitperioden und die weiteren Sätze sequentieller Zeitintervalle eine identische Struktur aufweisen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist nur die erste Basisstation 102 ein Smart-Antennensystem auf.
Als Alternative zu den in 5B gezeigten Signale kann es vorteilhaft sein, die Rückwärtsabfrageperioden zuerst und die Vorwärtsabfrageperioden als zweites zur Verfügung zu stellen, wie es in 5D gezeigt ist. In diesem Fall kann die Basisstation den Empfang der Rückwärtsabfragesignale aus einem Benutzerterminal bestätigen und ein Datenübertragungssegment durch ein ausgewähltes Rückwärtsabfragebestätigungssignal während der zugehörigen Vorwärtsabfrageperiode kennzeichnen. Im Falle des Vorwärtsabfragens, wie es oben beschrieben ist, ist keine Bestätigung erforderlich, da die Übertragung des Trainingssignals durch das Benutzerterminal zum Start der Datenübertragungsperiode hinreichend Wissen für die Basisstation bereitstellt, daß das Benutzerterminal das Vorwärtsabfragesignal empfangen hat.
Alternative Ausführungsbeispiele können abweichende Wege der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit des erfolgreichen Empfangs der von den Basisstationen gesendeten Overhead-Signalisierung und Abfragesignale an den fernen Terminals verwenden. Bei einer Alternative werden die Overhead-Signalisierung und die Polling-Abfragesignale über einen breiten Strahl unter Verwendung der Elemente des Arrays 104 gesendet (siehe beispielsweise US-Patentanmeldung 08/988,519 an Goldburg, eingereicht am 12. Dezember 1997 und auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen).
Alternative Ausführungsbeispiele können ferner eine Pilotton anstelle eines Trainingssignals in den Antworten der Benutzerterminals verwenden. Andere alternative Ausführungsbeispiele könnten kein Trainingssignal oder einen Pilotton enthalten, und in einem solchen Falle könnten bekannte "blinde" Verfahren verwendet werden, um die Wichtungsparameter für das Smart-Antennensystem der ersten Basisstation 102 zu bestimmen.
In noch weiteren alternativen Ausführungsbeispielen können Modifikationen an anderen bekannten Abfrageanordnungen ausgeführt werden, um zu ermöglichen, daß Wichtungsparameter für ein intelligentes Antennensystem einer Basisstation gewonnen werden. Ein solches Protokoll, das modifiziert werden kann, ist das von Z. Zhang und A.S. Amapora in "Performance of a modified polling strategy for broadband wireless LANs in a harsh fading environment", Proc. GLOBECOM'91, ("Zhang"), A.S. Amapora und S.V. Krishnamurthy, "New adaptive MAC layer protocol for wireless ATM networks in harsh fading and interference environments" Proc. ICUPC'97, San Diego, CA, 1997 ("Amapora und Krishnamurthy"), und S.V. Krishnamurthy, A.S. Amapora und M. Zorzi, "Polling based media access protocol for use with smart adaptive array antennas", Proc. ICUPC'98, Seiten 337-341, 1998 ("Krishnamurthy") Vorgeschlagene. Zhang schlägt ein tokenbasiertes Protokoll vor, das es einem Smart-Antennensystem einer Basisstation gestattet, periodisch seine Wichtungsparameter zu aktualisieren, indem sequentiell jedes ferne Terminal abgefragt wird. Ein fernes Terminal antwortet auf eine Abfrageanforderung entweder mit einer Informationsanforderung oder einem nicht modulierten Pilotton, und beide Antworten können verendet werden, um die Gewichte zu aktualisieren. Um das Zhang-Verfahren derart zu modifizieren, daß es die Erfindung einschließt, werden die Protokolle, die von der Basisstation und einer oder mehreren weiteren Basisstationen verwendet werden, so koordiniert, daß die Informationsanforderung oder das unmodulierte Pilotsignal, das von den fernen Benutzerterminals der anderen Basisstationen, wie beispielsweise der zweiten Basisstation 111, empfangen wurde, zu der ersten Basisstation 102 bekannten Zeit/Frequenz-Orten auftritt, und es wird ver wendet, um eine Verarbeitungsstrategie für das Smart-Antennensystem der ersten Basisstation 102 zu bestimmen, um eine Minderung der Störung für oder aus Benutzerterminals, die den anderen Basisstationen zugeordnet sind, zur Verfügung zu stellen. Amapora und Krishnamurthy schlagen ein Medienzugriffs(MAC)-Protokoll vor, welches beansprucht, daß es eine schnellere Anpassung als Zhang ermöglicht. Jeder Übertragung, in beiden Richtungen, wird unmittelbar ein Fern-zu-Basisstation-Pilotsignal vorangestellt, das verwendet wird, um das Array an das ferne Terminal anzupassen. Eine Modifikation des Verfahrens von Amapora und Krishnamurthy wäre ähnlich. Bei dem Krishnamurthy-Schema kann jedes ferne Terminal seine Informationsanforderungen auf irgendwelche Informationsübertragungen zwischen der Basisstation und sich selbst aufsetzen (piggyback). Folglich werden nur ferne Terminals, die keine Informationen in den vorhergehenden Rahmen übertragen haben, bei dem aktuellen Rahmen abgefragt. Die Rahmengröße ist folglich nicht fest, sondern variiert zumindest gemäß der Anzahl der enthaltenen Abfragen. Bei einer Variante verwendet die Basisstation ein begrenztes Abfragen (limited polling), bei dem bei jeder Abfrage ein fernes Terminal eine ausstehende Anforderung an die Basisstation sendet, und bei der zweiten Variante fragt die Basisstation erschöpfend jedes ferne Terminal ab, und ein fernes Terminal sendet, wenn es abgefragt wurde, sämtliche seiner ausstehenden Anforderungen. Es kann bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung modifiziertes Krishnamurthy-Schema untergebracht werden, bei welchem das von einer bestimmten Basisstation verwendete Protokoll mit den von den anderen Basisstationen verwendeten Protokollen koordiniert wird, so daß Antworten von fernen Terminals zu Zeit/Frequenz-Orten auftreten, die für die bestimmte Basisstation verfügbar sind.
Während ein großer Teil der obigen Diskussion einem TDMA-System gewidmet war, kann die Erfindung ebenso bei einem FDMA- und einem CDMA-System implementiert sein.
Die Erfindung kann in Hardware, Software oder einer Kombination von beidem benutzt werden. Bei einem Ausführungsbei spiel ist die Erfindung beispielsweise zumindest teilweise durch auf einem maschinen-lesbaren Medium gespeicherte Informationen implementiert, wobei die Informationen einen Satz von Befehlen darstellen, welche, wenn sie durch eine Maschine (zum Beispiel ein von einem Kommunikationsgerät, wie beispielsweise einer Basisstation oder einem Benutzerterminal, benutzten Datenverarbeitungssystem) ausgeführt werden, die Maschine veranlassen, zumindest einen Teil eines durch die Erfindung verkörperten Verfahrens auszuführen. Das Medium kann ein Speichermaterial (zum Beispiel magnetische Speicherplatte, optische Platte, etc.) und/oder ein Speicherbauelement (zum Beispiel ROM, RAM, DRAM, SRAM, etc.) enthalten. Ein oder mehrere Mehrzweck- und/oder Spezialprozessoren, wie beispielsweise digitale Signalprozessoren (DSPs) können von einer Basisstation oder einem Benutzerterminal benutzt werden, die in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrieben werden.
Ein Benutzerterminal im Kontext der Erfindung kann verschiedene Arten von Kommunikationsgeräten repräsentieren und kann mit Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtungen und/oder Verarbeitungseinrichtungen gekoppelt sein, um verschiedene Arten einer Funktionalität zur Verfügung zu stellen, wie beispielsweise Sprachkommunikation, Datenkommunikation über das Internet oder andere Datenkommunikationsnetzwerke.
Obwohl die Erfindung im Kontext von Kommunikationssystemen und insbesondere zellularen Kommunikationssystemen, die wenigstens eine Basisstation mit einem intelligenten Antennensystem benutzen, beschrieben worden ist, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf derartige Kontexte beschränkt ist und in verschiedenen drahtlosen Anwendungen und Systemen benutzt werden kann, beispielsweise in einem System, das ein Kommunikationsgerät enthält, wie beispielsweise eine Kommunikationsstation, die ein intelligentes Antennensystem enthält. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf irgendeine Art einer Architektur oder Funkschnittstelle beschränkt und kann somit in Verbindung mit TDMA, FDMA oder CDMA und TDD oder FDD oder anderen Archi tekturen/Protokollen oder einer Kombination davon benutzt werden.
Während hier das beschrieben wurde, was als die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung angesehen wird, erkennen somit Fachleute, daß andere und weitere Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, sämtliche derartige Änderungen und Modifikationen, soweit sie in den Umfang der Erfindung fallen, zu beanspruchen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren, 19 [eine Kommunikationsstation] und ein maschinen-lesbares Medium zum Senden eines Downlink-Signals auf eine im wesentlichen nicht-gerichtete Weise aus einer Kommunikationsstation an eine erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem Downlink-Kanal. Die Kommunikationsstation enthält ein intelligentes Antennensystem mit einem Array von Antennenelementen. Das Verfahren umfaßt ein Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden auf eine erste nicht-gerichtete Weise, ein Senden einer ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf die erste nicht-gerichtete Weise unter Verwendung der ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie und ein Wiederholen des Sendens der ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf eine zweite nicht-gerichtete Weise. Das wiederholte Senden ist keine identische Wiederholung, um zu ermöglichen, daß die Störumgebung bei der Wiederholung abweicht.

Claims

Ein Verfahren zum Senden eines Downlink-Signals auf eine im wesentlichen nicht-gerichtete Weise aus einer Kommunikationsstation an eine erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem Downlink-Kanal, wobei die Kommunikationsstation ein intelligentes Antennensystem mit einem Array von Antennenelementen enthält, wobei das Verfahren umfaßt: Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden auf eine erste nicht-gerichtete Weise; Senden einer ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf die erste nicht-gerichtete Weise unter Verwendung der ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie; und Wiederholen des Sendens der ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf eine zweite nicht-gerichtete weise, wobei das wiederholte Senden keine identische Wiederholung ist, um zu ermöglichen, daß die Störumgebung bei der Wiederholung abweichend ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die erste im wesentlichen nicht-gerichtete Weise von der zweiten im wesentlichen nicht-gerichteten Weise unterscheidet.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: daß an der Kommunikationsstation bestimmt wird, ob die erste ferne Kommunikationseinrichtung die zuerst gesendete erste Downlink-Nachricht erfolgreich empfangen hat, wobei das wiederholte Senden stattfindet, wenn die erste ferne Kommunikationseinrichtung die zuerst gesendete erste Downlink-Nachricht nicht erfolgreich empfangen hat.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen eines oder mehrerer Signale an der Kommunikationsstation aus einem oder aus mehreren weiteren fernen Kommunikationseinrichtungen, die der Kommunikationsstation als nicht gewünscht bekannt sind, wobei jede weitere ferne Kommunikationseinrichtung ein oder mehrere Signale während des Sendens der ersten Downlink-Nachricht und des wiederholten Sendens der ersten Downlink-Nachricht auf demselben Downlink-Kanal empfangen könnte, wobei das Bestimmen der ersten und zweiten Downlink-Verarbeitungsstrategie die aus der weiteren fernen Kommunikationseinrichtung empfangenen Signale verwendet.
Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Kommunikationsstation eine erste Basisstation eines Kommunikationssystems und die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein der ersten Basisstation zugeordnetes fernes Benutzerterminal ist, und wobei jede weitere ferne Kommunikationseinrichtung ein fernes Benutzerterminal ist, das einer oder mehreren von der ersten Basisstation verschiedenen weiteren Basisstationen zugeordnet ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kommunikationsstation in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen TDMA-Kanal zu kommunizieren.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kommunikationsstation in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen CDMA-Kanal zu kommunizieren.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kommunikationsstation in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommu nikationseinrichtung auf einem herkömmlichen FDMA-Kanal zu kommunizieren.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kommunikationsstation eine zellulare Basisstation ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung eine zweite Mehrzahl von Antennenelementen enthält.
Ein Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein zweites intelligentes Antennensystem enthält, das die zweite Mehrzahl von Antennenelementen einschließt.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kommunikationsstation mit einem externen Daten- und/oder Sprach-Netzwerk gekoppelt ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 12, wobei das externe Netzwerk das Internet einschließt.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein erstes fernes Benutzerterminal einschließt.
Ein Verfahren nach Anspruch 14, wobei das erste ferne Benutzerterminal mobil ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schritte des Sendens auf die erste und die zweite nicht-gerichtete Weise ein Mindern der Störung hin zu den nicht gewünschten Kommunikationseinrichtungen einschließt.
Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden in einer ersten Richtung dient, aus welcher in dem Empfangsschritt an der Kom munikationsstation im wesentlichen keine Signale empfangen wurden, wobei die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden in einer zweiten Richtung dient, aus welcher in dem Empfangsschritt an der Kommunikationsstation im wesentlichen keine Signale empfangen wurden, und wobei sich die ersten und die zweiten Richtungen unterscheiden.
Ein Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste und die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie aus der Empfangssignal-Kovarianz der an der Kommunikationsstation in dem Empfangsschritt empfangenen Signale bestimmt werden.
Ein Kommunikationsstation, aufweisend: ein intelligentes Antennensystem zum Kommunizieren mit einer ersten fernen Kommunikationseinrichtung gemäß einer Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie, wobei das intelligente Antennensystem eine Mehrzahl von Antennenelementen enthält; einen Prozessor zum Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie; eine mit der Antennenelementemehrzahl und dem Prozessor gekoppelte Downlink-Sendeeinheit zum Senden einer ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf die erste nicht-gerichtete Weise unter Verwendung der ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie; wobei die Downlink-Sendeeinheit ferner dazu dient, die erste Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf eine zweite nicht-gerichtete Weise wiederholt zu senden, wobei das wiederholte Senden eine nicht identische Wiederholung ist, um zu ermöglichen, daß die Störumgebung bei der Wiederholung abweicht.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, wobei die erste im wesentlichen nicht-gerichtete Weise sich von der zweiten im wesentlichen nicht-gerichteten Weise unterscheidet.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, ferner aufweisend: eine mit der Antennenelementemehrzahl gekoppelte Uplink-Empfangseinheit zum Empfangen eines Uplink-Antwortsignals aus der ersten fernen Kommunikationseinrichtung in Erwiderung der ersten Downlink-Nachricht, und wobei die Downlink-Sendeeinheit das Senden der ersten Downlink-Nachricht wiederholt, sofern die erste ferne Kommunikationseinrichtung die zuerst gesendete erste Downlink-Nachricht nicht erfolgreich empfangen hat.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, ferner aufweisend: eine mit der Antennenelementemehrzahl und dem Prozessor gekoppelte Uplink-Empfangseinheit zum Empfangen eines oder mehrerer Signale aus derjenigen einen oder denjenigen mehreren weiteren fernen Kommunikationseinrichtungen, die der Kommunikationsstation als nicht gewünscht bekannt sind, wobei jede der weiteren fernen Kommunikationseinrichtungen ein oder mehrere Signale während des Sendens der ersten Downlink-Nachricht und des wiederholten Sendens der ersten Downlink-Nachricht und auf demselben Downlink-Kanal empfangen könnte, wobei der Prozessor ferner dazu dient, eine zweite Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zu bestimmen, und wobei der Prozessor die erste und die zweite Downlink-Strategie unter Verwendung der aus der weiteren fernen Kommunikationseinrichtung empfangenen Signale bestimmt.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 22, wobei die Kommunikationsstation eine erste Basisstation eines Kommunikationssystem und die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein der ersten Basisstation zugeordnetes fernes Benutzerterminal ist, und wobei jede weitere ferne Kommunikationseinrichtung ein fernes Benutzerterminal ist, das einer oder mehreren von der ersten Basisstation verschiedenen weiteren Basisstationen zugeordnet ist.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, die in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen TDMA-Kanal zu kommunizieren.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, die in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen CDMA-Kanal zu kommunizieren.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, die in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen FDMA-Kanal zu kommunizieren.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, die eine zellulare Basisstation aufweist.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung eine zweite Mehrzahl von Antennenelementen enthält.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 28, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein zweites intelligentes Antennensystem enthält, das die zweite Mehrzahl von Antennenelementen enthält.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, die mit einem externen Daten- und/oder Sprach-Netzwerk gekoppelt ist.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 30, wobei das externe Netzwerk das Internet einschließt.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 19, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein erstes fernes Benutzerterminal einschließt.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 32, wobei das erste ferne Benutzerterminal mobil ist.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 22, wobei die erste und die zweite nicht-gerichtete Weise eine Minderung einer Störung hin zu den nicht gewünschten Kommunikationseinrichtungen einschließt.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 22, wobei die erste Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden in einer erste Richtung dient, aus welcher in dem Empfangsschritt an der Kommunikationsstation im wesentlichen keine Signale empfangen worden sind, wobei die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden in einer zweiten Richtung dient, aus welcher in dem Empfangsschritt an der Kommunikationsstation im wesentlichen keine Signale empfangen worden sind, und wobei sich die erste und die zweite Richtung unterscheiden.
Eine Kommunikationsstation nach Anspruch 35, wobei die erste und die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie aus der Empfangssignal-Kovarianz der an der Kommunikationsstation in dem Empfangsschritt empfangenen Signale bestimmt werden.
Ein maschinen-lesbares Medium, auf dem Informationen gespeichert sind, die einen Satz von maschinen-ausführbaren Befehlen repräsentieren, die, wenn sie von einer Maschine ausgeführt werden, die Maschine veranlassen, ein Verfahren zum Senden eines Downlink-Signals auf eine im wesentlichen nicht-gerichtete Weise aus einer Kommunikationsstation an eine erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem Downlink-Kanal auszuführen, wobei die Kommunikationsstation ein intelligentes Antennensystem mit einem Array von Antennenelementen enthält, wobei das Verfahren umfaßt: Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden auf eine erste nicht-gerichtete Weise; Senden einer ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf die erste nicht-gerichtete Weise unter Verwendung der ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie; und Wiederholen des Sendens der ersten Downlink-Nachricht aus der Kommunikationsstation auf eine zweite nicht-gerichtete Weise, wobei das wiederholte Senden eine nicht identische Wiederholung ist, um zu ermöglichen, daß die Störumgebung bei der Wiederholung abweichend ist.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei sich die erste im wesentlichen nicht-gerichtete Weise von der zweiten im wesentlichen nicht-gerichteten Weise unterscheidet.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei das Verfahren ferner einschließt daß an der Kommunikationsstation bestimmt wird, ob die erste ferne Kommunikationseinrichtung die zuerst gesendete erste Downlink-Nachricht erfolgreich empfangen hat, und wobei das wiederholte Senden stattfindet, sofern die erste ferne Kommunikationseinrichtung die zuerst gesendete erste Downlink-Nachricht nicht erfolgreich empfangen hat.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei das Verfahren ferner umfaßt: Empfangen eines oder mehrerer Signale an der Kommunikationsstation aus einer oder mehreren weiteren fernen Kommunikationseinrichtungen, die der Kommunikationsstation als nicht gewünscht bekannt sind, wobei jede der weiteren fernen Kommunikationseinrichtungen ein oder mehrere Signale während des Sendens der ersten Downlink-Nachricht und des wiederholten Sendens der ersten Downlink-Nachricht und auf dem gleichen Downlink-Kanal empfangen könnte, und wobei das Bestimmen der ersten und der zweiten Downlink-Verarbeitungsstrategie die aus der weiteren fernen Kommunikationseinrichtung empfangenen Signale verwendet.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 40, wobei die Kommunikationsstation eine erste Basisstation eines Kommunikationssystems ist und die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein der ersten Basisstation zugeordnetes fernes Benutzerterminal ist, und wobei jede weitere ferne Kommunikationseinrichtung ein fernes Benutzerterminal ist, das einer oder mehreren von der ersten Basisstation verschiedenen weiteren Basisstationen zugeordnet ist.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die Kommunikationsstation in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen TDMA-Kanal zu kommunizieren.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die Kommunikationsstation in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen CDMA-Kanal zu kommunizieren.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die Kommunikationsstation in der Lage ist, mit der ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen FDMA-Kanal zu kommunizieren.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die Kommunikationsstation eine zellulare Basisstation umfaßt.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung eine zweite Mehrzahl von Antennenelementen enthält.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 46, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein zweites intelligentes Antennensystem enthält, das die zweite Mehrzahl von Antennenelementen enthält.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die Kommunikationsstation mit einem externen Daten- und/oder Sprach-Netzwerk gekoppelt ist.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 48, wobei das externe Netzwerk das Internet einschließt.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 37, wobei die erste ferne Kommunikationseinrichtung ein erstes fernes Benutzerterminal einschließt.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 50, wobei das erste ferne Benutzerterminal mobil ist.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 40, wobei die Schritte des Sendens auf die erste und die zweite nicht-gerichtete Weise eine Minderung der Störung hin zu den nicht gewünschten Kommunikationseinrichtungen einschließt.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 40, wobei die erste Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden in eine erste Richtung dient, aus welcher in dem Empfangsschritt an der Kommunikationsstation im wesentlichen keine Signale empfangen worden sind, wobei die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden in eine zweite Richtung dient, aus welcher in dem Empfangsschritt an der Kommunikationsstation im wesentlichen keine Signale empfangen worden sind, und wobei sich die erste und die zweite Richtung unterscheiden.
Ein maschinen-lesbares Medium nach Anspruch 53, wobei die erste und die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie aus der Empfangssignal-Kovarianz der an der Kommunikationsstation in dem Empfangsschritt empfangenen Signale bestimmt werden.
Ein Verfahren des Paging einer ersten fernen Kommunikationseinrichtung auf der Downlink aus einer ersten Kommunikationsstation eines Kommunikationssystems, wobei das Kommunikationssystem neben der ersten Kommunikationsstation keine oder mehr weitere Kommunikationsstationen enthält, denen jeweils eine oder mehrere weitere ferne Kommunikationseinrichtungen zugeordnet sind, wobei der ersten Kommunikationsstation wenigstens eine erste ferne Kommunikationseinrichtung zugeordnet ist und wobei die erste Kommunikationsstation ein intelligentes Antennensystem mit einem Array von Antennenelementen enthält, wobei das Verfahren umfaßt: Bereitstellen eines ersten Satzes sequentieller Zeitintervalle für die erste Kommunikationsstation zur Kommunikation mit ihren zugeordneten fernen Kommunikationseinrichtungen, wobei jedes Zeitintervall des ersten Satzes eine ausgewählte Anzahl von herkömmlichen Downlink-Kanälen enthält; Senden eines ersten Paging-Signals aus der ersten Kommunikationsstation an die erste ferne Kommunikationseinrichtung während eines ersten herkömmlichen Downlink-Kanals eines ersten Zeitintervalls des ersten Satzes; und Wiederholen des Sendens zu einem gegenüber dem ersten Zeitintervall späteren Zeitintervall, wobei das wiederholte Senden das Senden eines zweiten Paging-Signals aus der ersten Kommunikationsstation an die erste ferne Kommunikationseinrichtung auf einem herkömmlichen Downlink-Kanal des ersten Satzes ist, wobei der Schritt des wiederholten Sendens eine von der identischen Wiederholung abweichende Strategie verwendet, um zu ermöglichen, daß sich der Satz der während des ersten Sendeschritts auf den ersten herkömmlichen Downlink-Kanal auf der Downlink aktiv empfangenden fernen Kommunikationseinrichtungen von dem Satz ferner Kommunikationseinrichtungen unterscheidet, die während des wiederholten Sendeschritts auf dem herkömmlichen Downlink-Kanal, der zum Paging während des wiederholten Sendeschritts verwendet wird, aktiv empfangen.
Ein Verfahren nach Anspruch 55, wobei jede ferne Kommunikationseinrichtung der ersten Kommunikationsstation einen aktiven Zustand, in dem sie sich in aktiver Kommunikation mit ihrer Basisstation befindet, und einen untätigen Zustand, in dem sie ihre Identität eingerichtet hat, aber nicht aktiv kommuniziert, aufweist, und wobei sich die erste ferne Kommunikationseinrichtung während des ersten Sendeschritts des Paging-Signals in dem untätigen Zustand befindet.
Ein Verfahren nach Anspruch 55, ferner umfassend: daß die erste ferne Kommunikationseinrichtung eine Rückmeldung an die erste Kommunikationsstation zur Verfügung stellt, welche anzeigt, ob die erste ferne Kommunikationseinrichtung das erste Paging-Signal erfolgreich empfangen hat; und daß die erste Kommunikationsstation aus der Rückmeldung bestimmt, ob das erste Paging-Signal von der ersten fernen Kommunikationseinrichtung erfolgreich empfangen worden ist oder nicht; wobei der wiederholte Sendeschritt ausgeführt wird, wenn die erste Kommunikationsstation bestimmt, daß das erste Paging-Signal von der ersten fernen Kommunikationseinrichtung nicht erfolgreich empfangen worden ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 55, wobei die spätere Zeit des wiederholten Sendeschritts das nächste Zeitintervall des ersten Satzes ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 55, wobei jeder der ausgewählten Anzahl von herkömmlichen Downlink-Kanälen innerhalb jedes Zeitintervalls eine andere Downlink-Datenübertragungsperiode innerhalb des Zeitintervalls ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 55, wobei der Schritt des wiederholten Sendens auf einem anderen herkömmlichen Downlink- Kanal erfolgt als der erste herkömmliche Downlink-Verkehrsdatenübertragungskanal des ersten Sendeschritts.
Ein Verfahren nach Anspruch 59, wobei jede Downlink-Datenübertragungsperiode innerhalb des Zeitintervalls in wenigstens zwei Unterzeitabschnitte unterteilt ist und wobei der erste Sendeschritt in einem ersten Unterabschnitt der ersten Downlink-Verkehrsdatenübertragungsperiode erfolgt und wobei der Schritt des wiederholten Sendens in einem abweichenden Unterabschnitt der ersten Downlink-Verkehrsdatenübertragungsperiode stattfindet.
Ein Verfahren nach Anspruch 59, wobei jede Downlink-Datenübertragungsperiode innerhalb des Zeitintervalls in wenigstens zwei zeitliche Unterabschnitte unterteilt ist und wobei der erste Sendeschritt in einem ersten Unterabschnitt der ersten Downlink-Verkehrsdatenübertragungsperiode auftritt und wobei der Schritt des wiederholten Sendens in einem abweichenden Unterabschnitt einer abweichenden Downlink-Verkehrsdatenübertragungsperiode auftritt.
Ein Verfahren nach Anspruch 60, umfassend eine mehrfache Ausführung des Sendeschritts, wobei die Anzahl der Wiederholungen von einer Abschätzung der Nähe der fernen Kommunikationseinrichtung abhängt, wobei jede Wiederholung des Sendeschritt auf einem anderen herkömmlichen Downlink-Verkehrsdatenübertragungs-Kanal und abweichenden Zeitintervalls des ersten Satzes sequentieller Zeitintervalle stattfindet.
Ein Verfahren nach Anspruch 55, ferner umfassend: Bestimmen einer ersten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden eines Downlink-Signals auf eine erste nicht-gerichtete Weise; und Bestimmen einer zweiten Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie zum Senden eines Downlink-Signals auf eine zweite nicht-gerichtete Weise; und wobei der erste Sendeschritt die erste Downlink-Strategie zum Senden auf die erste im wesentlichen nicht-gerichtete Weise verwendet, wobei der wiederholte Sendeschritt die zweite Downlink-Strategie zum Senden auf die zweite im wesentlichen nicht-gerichtete Weise verwendet, und wobei sich die erste im wesentlichen nicht-gerichtete Weise von der zweiten im wesentlichen nicht-gerichteten Weise unterscheidet.
Ein Verfahren nach Anspruch 64, ferner umfassend: Empfangen eines oder mehrerer aus einer oder mehreren fernen Kommunikationseinrichtungen des Kommunikationssystems auf einem ersten herkömmlichen Uplink-Kanal gesendeter Signale, wobei die eine oder die mehreren fernen Kommunikationseinrichtungen der ersten Kommunikationsstation als nicht gewünschte ferne Kommunikationseinrichtung bekannt sind, die jeweils eine oder mehrere Signale auf dem ersten Downlink-Kanal während des Sendens des Downlink-Signals aus der ersten Kommunikationsstation empfangen könnten, wobei die erste und die zweite Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie die aus der einen oder den mehreren nicht gewünschten fernen Kommunikationseinrichtungen gesendeten Signale verwenden.
Ein Verfahren nach Anspruch 65, wobei der Schritt des Sendens auf die erste und die zweite nicht-gerichtete Weise ein Mindern einer Störung hin zu den nicht gewünschten fernen Kommunikationseinrichtungen auf dem ersten herkömmlichen Downlink-Kanal einschließt.
Ein Verfahren nach Anspruch 65, mindernd, wobei die erste Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie ein Senden des Downlink-Signals in eine erste Richtung einschließt, aus welcher auf der Uplink auf dem ersten herkömmlichen Uplink-Kanal im wesentlichen keine Signale empfangen worden sind, wobei die zweite Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie ein Senden des Downlink-Signals in eine zweite Richtung einschließt, aus welcher auf der Uplink auf dem ersten herkömmlichen Uplink-Kanal im wesentlichen keine Signale empfangen worden sind, und wobei sich die erste und die zweite Richtung unterscheiden.
Ein Verfahren nach Anspruch 67, wobei die erste und die zweite Downlink-Smart-Antennen-Verarbeitungsstrategie aus der Empfangssignal-Kovarianz der auf dem ersten herkömmlichen Uplink-Kanal empfangenen Signale bestimmt werden.