DE10045199A1

DE10045199A1 - Sendestation und Verfahren zum Übertragen von Signalen in einem Funksystem

Info

Publication number: DE10045199A1
Application number: DE2000145199
Authority: DE
Inventors: Maik Matthes; Peter Merz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-02-21

Abstract

Beim Verfahren zum Übertragen von unterschiedlichen Verbindungen (Vi) zugeordneten Signalen (Si) über zwei Sendeantennen (A1, A2) einer Sendestation (BS) zu Empfangsstationen (MSi) in einem Funksystem werden in einem ersten Schritt Signale (S1) wenigstens einer Verbindung (V1) gleichzeitig über beide Sendeantennen (A1, A2) übertragen und in einem zweiten Schritt Signale (S2) wenigstens einer Verbindung (V2) ausschließlich über die eine Antenne (A1) und Signale (S3) wenigstens einer anderen Verbindung (V3) ausschließlich über die andere Antenne (A2) übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sendestation und ein Verfahren zum Übertragen von unterschiedlichen Verbindungen zugeordne ten Signalen zu Empfangsstationen in einem Funksystem.

In zellularen Mobilfunksystemen werden Signale über eine Luftschnittstelle zwischen Basisstationen und Teilnehmersta tionen übertragen. Aus dem Standardisierungsdokument 3G TS 25.433 V3.2.0 (2000-06) zum Mobilfunkstandard der dritten Ge neration, insbesondere Kapitel 8.2.17, ist es bekannt, einer Basisstation über entsprechende Befehle mitzuteilen, ob sie bei der Übertragung von Signalen zu Teilnehmerstationen vom Prinzip der sogenannten "Transmit Diversity" Gebrauch machen soll oder nicht. Unter Transmit Diversity ist ein Verfahren zu verstehen, bei dem dieselben Informationen einer Verbin dung gleichzeitig über wenigstens zwei unterschiedliche Sen deantennen ausgesendet werden, so dass eine Überlagerung der entsprechenden Signale auf der Luftschnittstelle erfolgt. Das oben genannte Standardisierungsdokument läßt offen, über wel che Antenne eine Übertragung erfolgt, sofern die Basisstation nicht im Transmit-Diversity-Modus arbeitet. In diesem Fall erfolgt nämlich die Übertragung der Informationen einer Ver bindung lediglich über eine einzelne Antenne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für das genannte Problem anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit einer Sendestation und einem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Bei einer Sendestation zum Übertragen von unterschiedlichen Verbindungen zugeordneten Signalen zu Empfangsstationen in einem Funksystem sind wenigstens zwei Sendeantennen und eine mit den Sendeantennen verbundene Sendeeinheit vorgesehen. Die Sendeeinheit überträgt in einer ersten Übertragungsart Signa le wenigstens einer Verbindung gleichzeitig über beide Sende antennen. Dies entspricht dem Betrieb in einem Transmit- Diversity-Modus. In einer zweiten Übertragungsart überträgt die Sendeeinheit Signale wenigstens einer Verbindung aus schließlich über die eine Antenne und Signale wenigstens ei ner anderen Verbindung ausschließlich über die andere Anten ne. In der zweiten Übertragungsart werden die Signale also nicht im Transmit-Diversity-Modus, sondern nur über jeweils eine Antenne übertragen. Dabei erfolgt eine Zuordnung dieser Verbindungen, die nicht im Transmit-Diversity-Modus betrieben werden sollen, zu unterschiedlichen Antennen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Auslastung der Sendeantennen und der mit diesen verbundenen technischen Einheiten wie Ausgangsver stärkern erreicht. Es wird insbesondere erleichtert, die die sen Verbindungen zugeordneten Signale mit jeweils unter schiedlichen Trägerfrequenzen bzw. in unterschiedlichen Fre quenzkanälen auszusenden, ohne besondere Anforderungen an die entsprechenden Ausgangsverstärker zu stellen. Es hat sich nämlich als günstig erwiesen, die Anzahl unterschiedlicher Trägerfrequenzen pro Sendeantenne möglichst gering zu halten, da andernfalls zu große Dämpfungen auftreten.

Das beschriebene Verfahren ist nicht auf den Einsatz in Mo bilfunksystemen beschränkt und eignet sich insbesondere auch zur Anwendung bei nicht mobilen Empfangsstationen. Außerdem ist der Einsatz nicht nur im Downlink (Übertragungsrichtung von der Basisstation zu den Teilnehmerstationen), sondern auch im Uplink einsetzbar, wobei eine oder mehrere Teilneh merstationen des Funksystems die Eigenschaften der beschrie benen Sendestation aufweisen können.

Die Sendestation kann beispielsweise die Art des Übertra gungsverfahrens (Transmit Diversity oder nicht) für jede Ver bindung separat oder für alle Verbindungen insgesamt selb ständig einstellen. Alternativ kann die Sendestation eine Steuereinheit zum Empfang eines Steuersignals aufweisen, das zur Auswahl einer der beiden Übertragungsarten der Sendesta tion dient. Im letztgenannten Fall kann das Steuersignal bei spielsweise von einer entsprechenden Steuereinrichtung des Funknetzes erzeugt werden. In Frage kommt hierfür beispiels weise Basisstationscontroller eines Mobilfunknetzes.

Wie bereits erwähnt, kann die Übertragungsart verbindungsin dividuell einstellbar sein. Alternativ kann die Übertragungs art auch pauschal für alle gleichzeitig unterhaltenen Verbin dungen eingestellt werden. Im erstgenannten Fall ist es dann möglich, gleichzeitig bezüglich wenigstens einer Verbindung die erste Übertragungsart und bezüglich wenigstens zwei wei teren Verbindungen die zweite Übertragungsart einzustellen.

Die Sendestation kann beispielsweise mit einer CDMA-Teil nehmerseparierung arbeiten, bei der unterschiedliche Verbin dungen durch unterschiedliche Spreizcodes voneinander unter scheidbar sind. Die Sendeeinheit kann dann in der ersten Übertragungsart die Signale einer Verbindung über beide Anten nen im selben Frequenzkanal, jedoch mit jeweils unterschied lichen Spreizcodes (bei Transmit Diversity z. B. Space/Time- Codes) übertragen, während sie in der zweiten Übertragungsart die Signale zweier Verbindungen über beide Antennen in je weils unterschiedlichen Frequenzkanälen überträgt.

Die Wahl der Übertragungsart für die Übertragung der Signale der einzelnen Verbindungen kann bei verbindungsindividueller Einstellbarkeit beispielsweise in Abhängigkeit eines für die jeweilige Verbindung gewünschten Dienstes, von der Entfernung der Sendestation von der Empfangsstation der jeweiligen Ver bindung und/oder von der Geschwindigkeit einer entsprechenden mobilen Empfangsstation der jeweiligen Verbindung erfolgen. Die Wahl des Transmit-Diversity-Modus für die Übertragung der Signale einer Verbindung ermöglicht nämlich eine verbesserte Empfangsqualität im Empfänger, sofern sich dessen Position nicht verändert, beziehungsweise eine größere Reichweite bei gleicher Empfangsqualität, jeweils im Vergleich zum Betrieb ohne Transmit Diversity. Somit kann Transmit Diversity ge wählt werden, wenn der gewünschte Dienst eine entsprechend gute Empfangsqualität erfordert. Für Dienste, bei denen die Empfangsqualität keine so große Rolle spielt, kann die Über tragung der Signale der entsprechenden Verbindung dann ohne Transmit Diversity (das heißt über lediglich eine Antenne) erfolgen. Außerdem ist es denkbar, für Verbindungen zu Emp fangsstationen, die sich relativ nah an der Sendestation be finden, kein Transmit Diversity, für Verbindungen zu Emp fangsstationen, die sich relativ weit weg von der Sendestati on befinden, jedoch Transmit Diversity vorzusehen. Da die Empfangsqualität insbesondere bei sich schnell bewegenden mo bilen Empfangsstationen eine große Rolle spielt, ist es güns tig, in diesen Fällen für die entsprechende Verbindung Trans mit Diversity einzustellen, während bei stationären bezie hungsweise sich relativ langsam bewegenden Empfangsstationen keine Transmit Diversity eingestellt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 eine Sendestation und drei Empfangsstationen in ei nem Mobilfunksystem,

Fig. 2 Komponenten der Sendestation aus Fig. 1 während des Betriebs mit Transmit Diversity,

Fig. 3 die Komponenten aus Fig. 2 während des Betriebs ohne Transmit Diversity und

Fig. 4 die selben Komponenten während eines Betriebs, der für eine Verbindung Transmit Diversity und für zwei weitere Verbindungen kein Transmit Diversity vor sieht.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise eine Funkzelle eines Mobil funksystems der dritten Generation, bei dem eine Teilnehmer separierung nach einem CDMA/FDMA-Verfahren erfolgt. Eine Ba sisstation BS weist zwei Sendeantennen A1, A2 auf, über die sie Signale unterschiedlicher Verbindungen V1, V2, V3 zu ent sprechenden Teilnehmerstationen MS1, MS2, MS3 überträgt. Die Teilnehmerstationen MSi weisen jeweils eine Empfangsantenne A3, A4, A5 auf. Es handelt sich um mobile Teilnehmerstationen MSi, die zur Basisstation unterschiedliche Abstände d aufwei sen und sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten v in der Funkzelle bewegen. Den Verbindungen Vi sind unterschiedliche Dienste (zum Beispiel Sprachdienst, Telefaxdienst, Videoüber tragung oder reine Datenübertragung) zugeordnet, die unter schiedliche Qualitäten der Empfangssignale an den Teilnehmer stationen MSi erfordern. Die Basisstation ist in der Lage, abhängig von der Geschwindigkeit v der Teilnehmerstationen MSi, der Entfernung d zu den Mobilstationen MSi und vom Dienst der jeweiligen Verbindung Vi die Verbindungen Vi im Transmit-Diversity-Modus zu betreiben. In diesem Modus werden alle Informationen der entsprechenden Verbindung gleichzeitig über beide Sendeantennen A1, A2 der Basisstation BS ausgesen det. Ist kein Transmit Diversity gewählt, erfolgt die Über tragung der den einzelnen Verbindungen zugeordneten Signale lediglich über eine der Sendeantennen A1, A2. Es ist selbst verständlich möglich, dass bei Transmit Diversity die Über tragung derselben Informationen einer Verbindung über mehr als zwei Sendeantennen erfolgt, hier wird aber nur der Fall von zwei Sendeantennen betrachtet.

Fig. 2 sind einige Komponenten der Basisstation BS aus Fig. 1 zu entnehmen. Sie weist Basisbandeinheiten B1, B2 zur Bear beitung von Eingangssignalen im Basisband auf (insbesondere die Durchführung einer Kanalcodierung), eine Bandspreizein heit REP, Modulationseinheiten TR1, TR2 zum Umsetzen auf Trä gerfrequenzen f1, f2 sowie Sendeverstärker AMP1, AMP2, die mit je einer der Sendeantennen A1, A2 der Basisstation BS verbunden sind. Die Basisstation BS weist außerdem eine Steu ereinheit CTR auf, die von einem Basisstationscontroller des Mobilfunknetzes (nicht dargestellt) Steuersignale CMD emp fängt, in deren Abhängigkeit die Steuereinheit CTR die Basis station BS verbindungsindividuell in den Transmit-Diversity- Modus versetzt oder nicht.

In Fig. 2 ist die Übertragung der Signale S1 lediglich einer Verbindung V1 aus Fig. 1 über beide Sendeantennen A1, A2 im Transmit-Diversity-Modus dargestellt. Die Signale S1 werden in der Basisbandeinheit B1 vorverarbeitet und anschließend der Bandspreizeinheit REP zugeführt. Der zweiten Basisbandeinheit B2 wird zu diesem Zeitpunkt kein Eingangssignal zugeführt. Die Bandspreizeinheit REP erzeugt aus dem Eingangssignal S1 durch Spreizung mit zwei unterschiedlichen Spreizcodes C1, C2 zwei bandgespreizte Ausgangssignale S1_C1, S1_C2, die jeweils einer der Modulationseinheiten TR1, TR2 zugeführt werden. Die Modulationseinheiten TR1, TR2 modulieren dieselbe Trägerfre quenz f1 mit dem entsprechenden bandgespreizten Signal S1_C1, S1_C2. Dadurch entstehen im selben Frequenzkanal (mit der für die dritte Generation vorgesehen Bandbreite von 5 MHz) zwei bandgespreizte und modulierte Ausgangssignale S1_C1f1, S1_C2f1, die durch die Ausgangsverstärker AMP1, AMP2 verstärkt über die beiden Sendeantennen A1, A2 abgestrahlt werden.

Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellten Komponenten der Basisstation BS während des Betriebs ohne Transmit Diversity. Jeder Basisbandeinheit B1, B2 wird in diesem Fall ein separa tes Signal S2, S3 zugeführt, das jeweils einer anderen Ver bindung V2, V3 aus Fig. 1 zugeordnet ist. Die Bandspreizein heit REP spreizt beide Signale mit unterschiedlichen Spreiz codes C3, C4. Die bandgespreizten Signale S2_C3, S3_C4 werden durch die Modulationseinheiten TR1, TR2 unterschiedlichen Trägerfrequenzen f1, f2 aufmoduliert. Die mit unterschiedli chen Spreizcodes gespreizten Ausgangssignale S2_C3f1, S3_C4f2 werden somit in unterschiedlichen Frequenzkanälen übertragen.

Fig. 4 zeigt die Komponenten der Basisstation BS, ergänzt um eine dritte Basisbandeinheit B3. Gemäß Fig. 4 erfolgt eine Übertragung der Signale S1 der ersten Verbindung V1 mit Transmit Diversity gleichzeitig über beide Antennen A1, A2 (entsprechend den Erläuterungen zu Fig. 2) und der Signale S2, S3 der zweiten Verbindung V2 beziehungsweise dritten Ver bindung V3 ohne Transmit Diversity über jeweils unterschied liche Sendeantennen A1, A2 (entsprechend den Erläuterungen zu Fig. 3).

Den Teilnehmerstationen MSi in Fig. 1 wird von der Basissta tion BS jeweils signalisiert, ob die entsprechende Verbindung Vi mit oder ohne Transmit Diversity betrieben wird. Die Teil nehmerstationen MSi sind dadurch in der Lage, einen entspre chenden Signalverarbeitungsalgorithmus für die Empfangssigna le auszuwählen.

Die Bandspreizeinheit REP hat außer der Bandspreizung auch die Aufgabe, in Abhängigkeit des Steuersignals CMD und ge steuert durch die Steuereinheit CTR ihre Ausgangssignale dem richtigen Ausgangszweig (TR1/AMP1 beziehungsweise TR2/AMP2 beziehungsweise, bei Transmit Diversity, beiden Ausgangszwei gen gleichzeitig) zuzuordnen.

Claims

1. Sendestation (BS) zum Übertragen von unterschiedlichen Verbindungen (Vi) zugeordneten Signalen (Si) zu Empfangs stationen (MSi) in einem Funksystem
mit wenigstens zwei Sendeantennen (A1, A2),
und mit einer mit den Sendeantennen verbundenen Sendeein heit (REP, TR1, TR2),
die in einer ersten Übertragungsart Signale (S1) wenigs tens einer Verbindung (V1) gleichzeitig über beide Sen deantennen (A1, A2) überträgt
und die in einer zweiten Übertragungsart Signale (S2) wenigstens einer Verbindung (V2) ausschließlich über die eine Antenne (A1) und Signale (S3) wenigstens einer an deren Verbindung (V3) ausschließlich über die andere An tenne (A2) überträgt.

2. Sendestation nach Anspruch 1, mit einer Steuereinheit (CTR) zum Empfang eines Steuersignals (CMD), das zur Auswahl einer der beiden Übertragungsarten der Sendestation dient.

3. Sendestation nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Übertragungsart verbindungsindividuell (Vi) ein stellbar ist.

4. Sendestation nach Anspruch 3, bei der gleichzeitig bezüglich wenigstens einer Verbindung (V1) die erste Übertragungsart und bezüglich wenigstens zwei weiteren Verbindungen (V2, V3) die zweite Übertragungsart einstellbar ist.

5. Sendestation nach einem der vorstehenden Ansprüche,
die mit einer CDMA-Teilnehmerseparierung arbeitet, bei der unterschiedliche Verbindungen durch unterschiedliche Spreizcodes (Cm) voneinander unterscheidbar sind,
deren Sendeeinheit (REP, TR1, TR2) in der ersten Übertra gungsart die Signale (S1) einer Verbindung (V1) über beide Antennen (A1, A2) im selben Frequenzkanal (f1), jedoch mit jeweils unterschiedlichen Spreizcodes (C1, C2) überträgt,
und deren Sendeeinheit in der zweiten Übertragungsart die Signale (S2, S3) zweier Verbindungen (V2, V3) über beide Antennen (A1, A2) in jeweils unterschiedlichen Frequenzka nälen (f1, f2) überträgt.

6. Verfahren zum Übertragen von unterschiedlichen Verbindun gen (Vi) zugeordneten Signalen (Si) über zwei Sendeantennen (A1, A2) einer Sendestation (BS) zu Empfangsstationen (MSi) in einem Funksystem, bei dem
in einem ersten Schritt Signale (S1) wenigstens einer Ver bindung (V1) gleichzeitig über beide Sendeantennen (A1, A2) übertragen werden
und in einem zweiten Schritt Signale (S2) wenigstens einer Verbindung (V2) ausschließlich über die eine Antenne (A1) und Signale (S3) wenigstens einer anderen Verbindung (V3) ausschließlich über die andere Antenne (A2) übertragen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der erste und der zweite Schritt zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der erste und der zweite Schritt gleichzeitig durch geführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem
der erste Schritt gemäß einer ersten Übertragungsart der Sendestation (BS) erfolgt,
der zweite Schritt gemäß einer zweiten Übertragungsart der Sendestation erfolgt,
und die Wahl der Übertragungsart für die Übertragung der Signale (Si) der Verbindungen (Vi) in Abhängigkeit eines für die jeweilige Verbindung gewünschten Dienstes, von der Entfernung (d) der Sendestation (BS) von der Empfangssta tion (MS2) der jeweiligen Verbindung und/oder von der Ge schwindigkeit (v) einer entsprechenden mobilen Empfangs station (MS1) der jeweiligen Verbindung erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem
gemäß einer CDMA-Teilnehmerseparierung unterschiedliche Verbindungen (Vi) durch unterschiedliche Spreizcodes (Cm) voneinander unterschieden werden,
bei der Durchführung des ersten Schrittes die Signale (S1) einer Verbindung (V1) über beide Antennen (A1, A2) im sel ben Frequenzkanal (f1), jedoch mit jeweils unterschiedli chen Spreizcodes (C1, C2) übertragen werden,
und bei der Durchführung des zweiten Schrittes die Signale (S2, S3) zweier Verbindungen (V2, V3) über beide Antennen (A1, A2) in jeweils unterschiedlichen Frequenzkanälen (f1, f2) übertragen werden.