DE69331140T2 - Funkkommunikationssystem mit Multisensorempfangsstation und einer Vielzahl von Datenpaketen aussendenden Sendestationen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Funkkommunikationssystem mit einer Mehrzahl von Senderstationen, die eingerichtet sind, um Datenpakete in vorgegebenen Kanälen einer Funkverbindung an eine Empfängerstation zu übertragen, die mit einer Anordnung von Sensoren zum Auffangen der übertragenen Daten und mit mit der Anordnung von Sensoren gekoppelten Empfängereinrichtungen ausgestattet ist, die eingerichtet sind, um Anordnungs-Ausgabesignale an Anordnungs- Ausgabeanschlüssen der Empfängerstation zu erzeugen, wobei die Empfängereinrichtung ein Gewichtungsvektor-Erzeugungsmittel, das an die Anordnung von Sensoren gekoppelt ist und eingerichtet ist, um von den aufgefangenen Daten Gewichtungsvektoren abzuleiten, und eine Mehrzahl von Multiplikatormitteln umfaßt, die an die Anordnung von Sensoren und die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung gekoppelt sind, um die Anordnungs-Ausgabesignale als eine Funktion des Produktes der aufgefangenen Daten und der Gewichtungsvektoren zu liefern.
• Ein solches Funkkommunikationssystem ist Stand der Technik, z.B. aus dem Artikel "Improving the Performance of a Slotted ALOHA Packet Radio Network with an Adaptive Array" von J. Ward and R.T. Compton, veröffentlicht in IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Band 40 Nr. 2, Februar 1992, Seiten 292-300. Darin werden die Datenpakete nach dem wohlbekannten Slotted-ALOHA-(S-ALOHA)-Schema übertragen, das z.B. in dem Buch "DIGITAL COMMUNICATIONS - Fundamentals and Applications" von B. Sklar, herausgegeben von Prentice-Hall International Inc., 1988, insbesondere in Kapitel 9, Seite 475-505, beschrieben ist. Ein Problem bei S-ALOHA ist, daß wenn zwei oder mehr Senderstationen gleichzeitig Datenpakete auf einem gleichen Kanal senden, eine Kollision auftritt, so daß die Empfängerstation nicht mehr in der Lage ist, zwischen den Senderstationen zu unterscheiden, von denen diese Datenpakete empfangen werden. Infolgedessen werden im allgemeinen alle diese Datenpakete verworfen, und die Senderstationen müssen sie erneut senden. Offensichtlich führt dies zu einer erheblichen Zunahme der Verkehrslast auf der Funkverbindung.
• Dieses Problem des S-ALOHA-Schemas wird in dem System gemäß dem oben erwähnten Artikel durch Verwendung einer adaptiven Anordnung von Sensoren oder Antennen anstelle der allgemein verwendeten ungerichteten Antenne zum Teil gelöst. Die Leistung des Funkkommunikationssystems wird dadurch verbessert, wie unten erläutert wird.
• Wenn die Senderstationen keine Datenpakete senden, arbeitet die Anordnung von Sensoren als eine ungerichtete Antenne und ist damit in der Lage, ein beliebiges, aus einer beliebigen Richtung, d.h. von einer beliebigen der Senderstationen, kommendes Datenpaket zu empfangen. Nachdem der Anfang, d.h. eine Trainingssequenz von Bits, eines solchen von einer sendenden Station übertragenen Datenpaketes erfasst worden ist, richtet die Empfängerstation ihre Antennenanordnung in die Richtung dieser übertragenden Senderstation aus und ignoriert dadurch andere Datenpakete, die von anderen sendenden Stationen übertragen werden. Ein solches Ausrichten in die richtige Richtung ist jedoch nur möglich, wenn zwei (oder mehr) gleichzeitig übertragene Datenpakete geographisch und zeitlich getrennt sind, d.h. wenn sie aus verschiedenen Richtungen eintreffen und gegeneinander über eine bestimmte Zahl von Bits verschoben sind. In diesem Fall wird nur das zuerst eintreffende Datenpaket von der Empfängerstation angenommen, während jedes nachfolgende von einer anderen Senderstation auf dem gleichen Kanal übertragene Datenpaket ignoriert wird.
• Die in dem obigen Artikel vorgeschlagene Verbesserung steigert signifikant die Kapazität mancher Funkkommunikationsanwendungen, da im Falle einer Kollision die kollidierenden Datenpakete nicht alle systematisch verworfen werden, sondern das erste von ihnen im allgemeinen akzeptiert wird. Ein Datenpaket, das wegen einer Kollision in einem ersten vorgegebenen Kanal nicht akzeptiert wird, wird im allgemeinen nach ein paar Übertragungsversuchen in anderen Kanälen akzeptiert. Dies bedeutet, daß selbst wenn wie in dem obigen bekannten Funkkommunikationssystem alle Kanäle eines Zeitrahmens der Funkverbindung zum Übertragen und. Empfangen von Datenpaketen verwendet sein können, die Kollisionen immer noch zu einer Verkehrsüberlast führen.
• Dieser verbleibende Nachteil der Verkehrszunahme ist noch signifikanter im Falle eines Mobilfunkkommunikationssystems, in dem im allgemeinen nur ein einziger vorgegebener Kanal jedes Zeitrahmens der Funkverbindung von den mobilen Senderstationen benutzt werden kann, um ein sogenanntes "call-setup"-Paket an die ortsfeste Basis-Empfängerstation zu übertragen, um eine Kommunikation mit ihr herzustellen. In einem solchen Mobilfunkkommunikationssystem werden die anderen Kanäle der Funkverbindung entweder zum Übertragen von Signalisierungsinformation genutzt oder werden individuell von der Basisstation unterschiedlichen Mobilstationen für die Kommunikation mit ihnen mit Hilfe von "Benutzer-Informationspaketen" genutzt.
• Das soeben beschriebene Problem tritt z.B. in dem gesamteuropäischen "Global system for mobile communications" GSM auf, das ein digitales zellulares Netzwerk ist, in dem jede Zelle eine Basisstation und eine Mehrzahl von sich in der Zelle bewegenden Mobilstationen enthält. Da die Mobilstationen call- setup-Pakete an die Basisstation nur in einem einzigen vorgegebenen Kanal einer Funkverbindung, d.h. bei einer vorgegebenen Frequenz dieser Funkverbindung und während eines vorgegebenen Zeitschlitzes von dieser, übertragen dürfen, besteht eine relativ hohe Gefahr, dass Pakete kollidieren, die von Mobilstationen übertragen werden, die gleichzeitig versuchen, auf die Basisstation zuzugreifen.
• Eine mögliche Lösung, um die Kollisionsmöglichkeit zu verringern, ist, die Zahl von vorgegebenen Kanälen zu erhöhen, in denen die Mobilstationen Call-Setup-Pakete übertragen dürfen. Diese Lösung führt aber zu einer geringen Effizienz der Ressourcennutzung der Basisstation, weil diese Kanäle dann nicht für andere Zwecke wie etwa Signalisierung oder normalen Kommunikationsverkehr, wie oben erwähnt, verfügbar sind.
• Auch wenn die in dem obigen Artikel offenbarte Verbesserung auf den Spezialfall eines Mobilkommunikationssystems wie GSM angewendet würde, wäre die Verkehrslast der Basisstation immer noch zu hoch aufgrund der notwendigen Neuübertragung kollidierender Pakete, die von der Basisstation ignoriert worden sind, d.h. die nicht als erste in dem vorgegebenen Kanal eingetroffen sind. Außerdem kann es bei dem bekannten System sein, dass nur manche kollidierenden Call- Setup-Pakete geborgen werden, während kollidierende Nutzer- Informationspakete nicht gespeichert werden. Dies liegt daran, daß die Dauer eines Call-Setup-Paketes kürzer als die Dauer des vorgegebenen Kanals ist, wodurch, wie oben erwähnt, das erste von mehreren in einem gleichen vorgegebenen Kanal empfangenen aber ausreichend zeitlich verschobenen Call-Setup-Paketen von der Empfängerstation erkannt werden kann. Die Dauer eines Benutzerinformationspaketes hingegen entspricht in wesentlichen der Dauer des Kanals, so daß die Zeitverschiebung von zwei oder mehr in einem gleichen Kanal empfangenen Benutzerinformationspaketen niemals ausreichend ist, damit die Empfängerstation sie trennen kann.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Funkkommunikationssystem des obigen bekannten Typs anzugeben, bei dem aber die Anzahl von von der Empfängerstation aufgenommenen, d.h. aufgefangenen und verarbeiteten Datenpakete relativ wesentlich höher ist und das besonders geeignet ist für die Anwendung auf dem Gebiet der Mobilkommunikation.
• Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Empfängereinrichtung ferner Signalverarbeitungseinrichtungen umfaßt, die zwischen die Anordnung von Sensoren und sowohl die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung als auch die Mehrzahl von. Multiplizierereinrichtungen gekoppelt sind und eingerichtet sind, um aus den aufgefangenen Daten einen Signalvektor zu erzeugen, der allen Multiplizierereinrichtungen zugeführt wird und aus dem die Gewichtungsvektor- Erzeugungseinrichtung eine Mehrzahl von Gewichtungsvektoren ableitet, daß solche Gewichtungsvektoren an jeweils unterschiedliche der Multiplizierereinrichtungen angelegt werden, und daß der Signalvektor eine Funktion aller K Signale ist, die Von den K dann sendenden Senderstationen empfangen werden.
• Auf diese Weise empfängt jede Multiplizierereinrichtung sowohl den Signalvektor als auch einen Gewichtungsvektor, der einem von einer bestimmten Senderstation übertragenen Datenpaket entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, mehrere Datenpakete gleichzeitig aufzunehmen, die in einem gleichen vorgegebenen Kanal übertragen werden, d.h. Datenpakete von unterschiedlichen Senderstationen. Dies gilt sowohl für Call-Setup-Pakete als auch für Benutzerinformationspakete.
• In dem besonderen Fall der Call-Setup-Pakete erzeugt die Signalverarbeitungseinrichtung, sobald die ersten Bits des Paketes von der Basisstation empfangen werden, einen entsprechenden Signalvektor. Von diesem Signalvektor leitet die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung einen ersten Gewichtungsvektor ab, der zusammen mit dem Signalvektor an eine der Multiplizierereinrichtungen angelegt wird. Diese Multiplizierereinrichtung erzeugt dann ein Anordnungs-Ausgabesignal, das dem Produkt des Signalvektors und des Gewichtungsvektors entspricht. Wenn ein zweites von einer anderen Senderstation übertragenes Datenpaket geringfügig später und aus einer anderen Richtung als das erste empfangene Datenpaket, aber immer noch während des gleichen vorgegebenen Kanals eintrifft, erzeugt die Signalverarbeitungseinrichtung einen anderen Signalvektor, von dein die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung zwei Gewichtungsvektoren ableitet, die dann jeweils an die obige und eine andere Multiplizierereinrichtung aus der Mehrzahl angelegt werden. Infolgedessen sind zwei Anordnungs-Ausgabesignale, die jeweils einem der empfangenen Datenpakete entsprechen, an zwei verschiedenen Anordnungs-Ausgabeanschlüssen der Empfängerstation verfügbar. Das gleiche gilt für ein drittes, viertes, ... Datenpaket, das auf dem gleichen vorgegebenen Kanal empfangen wird. Außerdem ist keine spezifische. Trainings-Bitfolge innerhalb des Datenpaketes erforderlich, und es kann gezeigt werden, daß die Datenpakete im Falle eines GSM-Signals nur um ca. 1,5 Bit getrennt sein müssen.
• Wie bereits gesagt, können so mehrere von verschiedenen Senderstationen in einem gleichen vorgegebenen Kanal übertragene Datenpakete akzeptiert und von der Empfängerstation des Funkkommunikationssystems gültig verarbeitet werden. Infolgedessen tritt die oben erwähnte Verkehrszunahme aufgrund von Kollisionen von Datenpaketen, insbesondere von Call-Setup-Paketen selbst in dem Sonderfall eines Mobilkommunikationssystems wie etwa GSM nicht mehr auf, in dem diese Call-Setup-Pakete nur in einem einzigen vorgegebenen Kanal des Zeitrahmens übertragen werden dürfen.
• Eine andere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß jeder der vorgegebenen Kanäle ein vorgegebener Zeitschlitz bei einer vorgegebenen Frequenz der Funkverbindung ist, und daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung die Reihenschaltung eines Gewichtungsparameter-Abschätzers, der eine Mehrzahl von Gewichtungsparametern aus dem Signalvektor ableitet, und eines Gewichtungsvektor-Generators umfaßt, der aus den abgeleiteten Gewichtungsparametern die Mehrzahl von Gewichtungsvektoren berechnet.
• Die Gewichtungsparameter einer Senderstation sind z.B. die Ankunftsrichtung ihrer Datenpakete mit Bezug auf die. Sensoranordnung und die Signalleistung der aufgefangenen Daten. Aus diesen Gewichtungsparametern kann der Gewichtungsvektorgenerator einen Gewichtungsvektor für jede einzelne übertragende Senderstation berechnen.
• Außerdem umfaßt die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung eine Parameterdatenbank, die zwischen den Gewichtungsvektorgenerator und die Multiplizierereinrichtung gekoppelt ist, um die abgeleiteten Gewichtungsparameter und berechneten Gewichtungsvektoren zu speichern.
• Sobald sie von dem Gewichtungsparameter-Abschätzer zur Verfügung gestellt worden sind, werden die Gewichtungsparameter jeder übertragenden Senderstation in der Parameterdatenbank gespeichert. Wie später erläutert wird, werden die Gewichtungsvektoren als Funktion der Gewichtungsparameter aller Senderstationen berechnet, die Benutzer-Informationspakete in einem gleichen Kanal übertragen, und können daher Abwandlungen unterliegen.
• Eine weitere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung ferner eine Zeitfenster-Filtereinrichtung umfaßt, die zwischen die Signalverarbeitungseinrichtung und den Gewichtungsparameter-Abschätzer gekoppelt ist und durch eine Zeitsteuerungseinrichtung gesteuert ist, die ebenfalls in der Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung enthalten ist, wobei die Zeitfenster-Filtereinrichtung eine Übertragung des Signalvektors an den Gewichtungsparameter-Abschätzer nur während der ersten der vorgegebenen Kanäle erlaubt und so den Gewichtungsparameter-Abschätzer die Mehrzahl von Gewichtungsparametern von den aufgefangenen Daten nur während der ersten vorgegebenen Kanäle ableiten läßt.
• Die Gewichtungsvektoren werden so nur während dieser ersten vorgegebenen Kanäle berechnet, die diejenigen sind, in denen die besagten Call-Setup-Pakete übertragen werden.
• Einerseits werden während der ersten vorgegebenen Kanäle die von dem Gewichtungsvektorgenerator berechneten Gewichtungsvektoren an die Multiplizierereinrichtungen angelegt, und die Gewichtungsparameter werden in der Parameterdatenbank gespeichert.
• Andererseits werden während zweiter vorgegebener Kanäle, die von den ersten vorgegebenen Kanälen verschieden sind, Gewichtungsvektoren an die Multiplizierereinrichtungen angelegt.
• Die zweiten vorgegebenen Kanäle sind diejenigen, in denen die Benutzerinformationspakete übertragen werden. Die vorliegenden Empfängereinrichtungen sind so nicht nur in der Lage, mehrere Call-Setup-Pakete in einem gleichen ersten Kanal aufzunehmen, sondern auch, mehrere Benutzerinformationspakete in einem gleichen zweiten Kanal aufzunehmen. Dies erhöht die Verkehrskapazität des Funkkommunikationssystems noch weiter.
• Eine weitere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß die Anordnungs-Ausgabeanschlüsse an einen Kanalcontroller angeschlossen sind, der eingerichtet ist, um einen besagten zweiten vorgegebenen Kanal jeder Senderstation zuzuteilen, die ein besagtes Call-Setup-Paket während eines besagten ersten vorgegebenen Kanals überträgt, und daß der Kanalcontroller an die Parameterdatenbank gekoppelt ist, die die Identifikation des zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanals speichert.
• Außerdem ist der Kanalcontroller an die Parameterdatenbank über den Gewichtungsvektorgenerator gekoppelt, der den Gewichtungsvektor für die Senderstation in dem zweiten vorgegebenen Kanal in Abhängigkeit von Daten berechnet, die in der Parameterdatenbank gespeichert sind und auf den zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanal bezogen sind.
• Die Parameterdatenbank speichert so für jede Senderstation deren Identität, die Identifikation ihres zugeteilten Kanals, ihre Gewichtungsparameter und ihren Gewichtungsvektor, wobei letzterer unter Berücksichtigung von gespeicherter Information berechnet wird, die andere Senderstationen betrifft, die ebenfalls Benutzerinformationspakete auf dem gleichen zugeteilten Kanal übertragen.
• Eine weitere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß der Kanalcontroller ferner eingerichtet ist, um einen anderen der zweiten vorgegebenen Kanäle der Senderstation zuzuteilen, wenn die Kommunikationsqualität der letzteren unter einem vorgegebenen Niveau liegt, und daß der Gewichtungsvektorgenerator dann für alle Senderstationen sowohl in dem vorherigen als auch dem anderen zweiten vorgegebenen Kanal, der der Senderstation zugeteilt wird, neue Gewichtungsvektoren in Abhängigkeit von in der Parameterdatenbank gespeicherten Daten berechnet, die auf die Senderstation und den vorherigen und den anderen zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanal bezogen sind.
• Wenn die Qualität der Kommunikation zwischen der Senderstation und der Empfängerstation zu schlecht wird, z.B. aufgrund möglicher Interferenzen mit anderen Senderstationen, die den gleichen zugeteilten Kanal verwenden, wird der Senderstation ein anderer Kanal zugeteilt. Diese Operation wird als "Intrazell-Handover" bezeichnet.
• Eine weitere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß wenn eine Kommunikation mit den Basisstationen hergestellt ist, die Senderstation die Tracking- Pakete in den ersten vorgegebenen Kanälen überträgt, daß der Gewichtungsparameter-Abschätzer von den Tracking- Paketen neue. Gewichtungsparameter ableitet, die in der Parameterdatenbank gespeichert werden, daß, der Gewichtungsvektorgenerator entsprechend neue Gewichtungsvektoren für alle Senderstationen in dem zweiten vorgegebenen Kanal berechnet, der der die Tracking-Pakete übertragenden Senderstation zugeteilt ist, und daß die neuen Gewichtungsvektoren auch in der Parameterdatenbank gespeichert werden.
• Diese Tracking-Pakete sind den oben erwähnten Call-Setup- Paketen ähnlich, werden aber verwendet, wenn eine Kommunikation bereits hergestellt ist, um die Daten der Senderstation, die in der Parameterdatenbank gespeichert sind, kontinuierlich zu aktualisieren, um die Qualität dieser Kommunikation zu optimieren.
• Eine weitere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß die Anordnung von Sensoren N Antennenelemente umfaßt, daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung ein Maximum von N-1 Gewichtungsvektoren erzeugt, und daß die Mehrzahl von Multiplizierereinrichtungen N-1 Multiplizierereinrichtungen umfaßt, die an N-1 der Anordnungs-Ausgangsanschlüsse gekoppelt sind.
• Auf diese Weise können bis zu N-1 Datenpaket e von der Empfängerstation aufgenommen werden, die in Reaktion dann N-1 unterschiedliche Anordnungs-Ausgabesignale erzeugt: Deshalb ist die Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen Call- Setup-Paketen durch Trennen von bis zu N-1 Paketen in einem ersten Kanal verringert, und bis zu N-1 Benutzer können gleichzeitig auf einen gleichen zweiten Kanal zugreifen.
• Zwar kann eine beliebige Art von Anordnungsgeometrie verwendet werden, bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anordnung von Sensoren ein Uniform Linear Array (ULA) und die N Antennenelemente sind gleichförmig beabstandete, identische isotrope Sensoren.
• Weitere kennzeichnende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, daß der Gewichtungsparameter-Abschätzer ein Wiener-Filterabschätzer ist.
• Durch Verwendung der in der Parameterdatenbank gespeicherten Gewichtungsvektoren kann die Anordnung von Sensoren angesehen werden als in eine Vorgegebene Richtung ausgerichtet, z.B. zu einer Senderstation, anstatt daß sie eine Fläche ungerichtet abdeckt. Das von dieser Senderstation empfangene Signal kann dann mit relativ hoher Genauigkeit gemessen werden. Zum Bespiel kann die Ankunftszeit (Time of Arrival TOA) der Datenpakete mit einer höheren Genauigkeit gemessen werden als bei Verwendung einer ungerichteten Antenne.
• Ein anderer Vorteil des vorliegenden Funkkommunikationssystems ist, daß es unempfindlich gegen Rauschen und Störquellen ist, solange die von der letzteren erzeugte Störung nicht die gleiche Ankunftsrichtung mit Bezug auf die Anordnung von Sensoren wie eine der Senderstationen hat.
• Die oben erwähnten sowie andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden deutlicher und die Erfindung selber wird besser verständlich durch Bezug auf die nachfolgende Beschreibung einer Ausgestaltung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
• Fig. 1 Mobilstationen MS1 bis MS4 und eine Basisstation BTS, die Teil eines Funkkommunikationssystems gemäß der Erfindung sind;
• Fig. 2 eine mögliche Überlappung von Zugangsbursts SUP1 bis SUP3, die von den Mobilstationen MS1 bis MS3 von Fig. 1 übertragen werden; und
• Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Empfängerschaltung RM, die in der Basisstation BTS von Fig. 1 verwendet wird.
• Das in Fig. 1 verwendete Funkkommunikationssystem ist ein Mobilkommunikationssystem, das Teil des bekannten gesamteuropäischen digitalen zellularen "Global System for Mobile Communications"-(GSM)-Netzwerkes ist. Dieses Mobilkommunikationssystem GSM umfaßt ortsfeste Basisstationen wie etwa BTS, die Teil eines öffentlichen Fernmeldenetzes (nicht gezeigt) sind, und tragbare Telefone oder Mobilstationen wie etwa MS1 bis MS4, im folgenden allgemein mit MS bezeichnet, die über Funkverbindungen mit den Basisstationen verbunden sind. Jede Basisstation BTS befindet sich in ihrem eigenen als "Zelle" bezeichneten Gebiet und ist in der Lage, mit einer beliebigen sich in ihrer Zelle bewegenden Mobilstation MS zu kommunizieren.
• In jeder Zelle von GSM können die Mobilstationen MS Datenpakete an die Basisstation BTS und umgekehrt in vorgegebenen Kanälen einer Funkverbindung übertragen. Jeder Kanal entspricht einem vorgegebenen Zeitschlitz und hat eine vorgegebene Trägerfrequenz. Das für Übertragungen von den Mobilstationen MS zur Basisstation BTS verwendete Uplink-Frequenzband reicht von 890 bis 915 MHz, während das für Übertragungen von der Basisstation BTS zu den Mobilstationen MS verwendete Downlink-Frequenzband von 935 bis 960 MHz reicht. In beiden Frequenzbändern werden 124 Trägerfrequenzen verwendet. Diese Trägerfrequenzen sind durch 200 kHz getrennt, und einander entsprechende Trägerfrequenzen in Uplink- und Downlink-Frequenzbändern sind durch 45 MHz getrennt. 8 Zeitschlitze der Funkverbindung, jeweils mit einer Länge oder Breite von 156,25 Bits, als TS0 bis TS7 bezeichnet, bilden einen Zeitrahmen. Ein solcher Zeitrahmen hat älso eine Länge von 1250 Bits.
• Wie bereits erwähnt, kommunizieren in einer Zelle die Basisstation BTS und die Mobilstationen MS miteinander mit Hilfe von Datenpaketen, die in den obigen Kanälen übertragen/empfangen werden. Für eine bestimmte Kommunikation mit einer Mobilstation MS teilt die Basisstation BTS einen oder mehrere Verkehrskanäle (Traffic Channel TCH) im Uplink- und im Downlink-Frequenzband zu. Diese TCH-Kanäle werden freigegeben, wenn die Kommunikation beendet ist.
• Ferner reserviert die Basisstation BTS die Zeitschlitze der Zeitrahmen bei einer bestimmten Trägerfrequenz in jedem Frequenzband zum Senden/Empfangen von Signalisierung und anderer Verkehrssteuerinformation. Die reservierte Frequenz wird als "Broadcast Common Control Channel" oder BCCH- Frequenz bezeichnet. Zum Beispiel strahlt im Downlink- Frequenzband die Basisstation BTS auf der BCCH-Frequenz Synchronisationsimpulse aus. Dies sind Rahmenimpulse, die von allen Mobilstationen MS, die sich in der Zelle bewegen, als Referenzsignale für die Synchronisierung ihrer Übertragung damit verwendet werden. Um Interferenzprobleme zu vermeiden, werden von den Basisstationen benachbarter Zellen unterschiedliche BCCH-Frequenzen verwendet.
• Nur ein Zeitschlitz, im allgemeinen der erste TS0 der BCCH- Frequenz im Uplink-Frequenzband, wird von den sich in einer Zelle bewegenden Mobilstationen zum Übertragen von Call- Setup-Paketen an die Basisstation BTS dieser Zelle benutzt. Dieser besondere Zeitschlitz TS0 auf der BCCH-Frequenz wird "Random Access Channel" RACH genannt, und das Call-Setup- Paket, das jede Mobilstation MS darin übertragen darf, wird "RACH-Burst" oder Zugangsburst genannt und wird im folgenden allgemein als SUP bezeichnet.
• Wenn ein solches Call-Setup-Paket oder ein solcher Zugangsburst SUP von der Basisstation BTS empfangen wird, wird er verwendet, um eine Kommunikation mit der übertragenden Mobilstation MS zu initiieren. Mit anderen Worten überträgt jede Mobilstation, z.B. MS1, die eine Kommunikation mit der Basisstation BTS herstellen möchte, an diese ein Call-Setup- Paket SUP1 im RACH-Kanal.
• Sowohl der Random-Access-Kanal RACH des Uplink-Frequenzbandes als auch die Zugangsburststruktur sind in der "ETSI/TC GSM-Empfehlung GSM05.02" mit dem Titel "Multiplexing and Multiple Access on the Radio Path", Version 3.4.1 vom Januar 1990, beschrieben. Außerdem wird ein Zugangsburst SUP nach dem bekannten "Slotted-ALOHA" S-ALOHA- Übertragungsverfahren übertragen, das in dem oben erwähnten Buch von B. Sklar beschrieben ist.
• Ein Zugangsburst SUP hat eine Länge oder Breite von 96 Bits und die Dauer seiner Übertragung ist somit kürzer als die Dauer des Zeitschlitzes TS0 (156,25 Bits) auf der BCCH-Frequenz. Infolgedessen kann, solange der Empfang eines Zugangsbursts SUP durch die Basisstation BTS innerhalb des RACH-Kanals beendet ist, der Anfang, d.h. das erste Bit, dieses Zugangsbursts SUP an unterschiedlichen Zeitpunkten mit Bezug auf den Anfang dieses Zeitschlitzes TS0 empfangen werden.
• Da eine Mobilstation, z.B. MS1, die ein Call-Setup-Paket SUP1 sendet, nicht wissen kann, ob ein oder mehrere andere Mobilstationen MS2 bis MS4, die sich in der gleichen Zelle bewegen, ebenfalls einen Zugangsburst übertragen, kann es vorkommen, daß zwei oder mehr Mobilstationen MS gleichzeitig versuchen, auf die Basisstation BTS zuzugreifen. In diesem Fall tritt eine Kollision auf dem von den übertragenden Mobilstationen gemeinsam verwendeten RACH-Kanal auf.
• Ein solcher Fall wird in dem folgenden Beispiel beschrieben und durch Fig. 2 illustriert. Dort versuchen drei Mobilstationen MS1, MS2 und MS3 gleichzeitig, auf die Basisstation BTS zuzugreifen. Alle drei Mobilstationen MS1 bis MS3 übertragen einen Zugangsburst oder ein Call-Setup-Paket SUP1 bis SU3 in dem RACH-Kanal, d.h. während des Zeitschlitzes TS0 und synchron zur Basisstation BTS. Diese Zugangsbursts haben jeweils eine Dauer b, die kürzer als die Dauer von TS0 ist. Außerdem wird angenommen, daß MS1 nahe an BTS liegt, MS2 weiter von BTS entfernt ist und MS3 sehr weit von BTS entfernt ist.
• Da der Abstand zwischen den übertragenden Mobilstationen MS1 bis MS3 und der Basisstation BTS unterschiedlich ist, liegt auf der Hand, daß die entsprechenden Call-Setup- Pakete SUP1 bis SUP3 zu verschiedenen Zeitpunkten oder Zeitpositionen im RACH-Kanal eintreffen. Zum Beispiel wird der Anfang des von MS1 übertragenen Call-Setup-Pakets SUP1 in der Basisstation BTS an einem Zeitpunkt t1 empfangen, der nach t0, dem Anfang des Zeitschlitzes TS0 liegt. Während ihres längeren Abstandes zur Basisstation BTS werden die Call-Setup-Pakete SUP2 und SUP3 der Mobilstationen MS2 und MS3 zu späteren Zeitpunkten t2 bzw. t3 empfangen.
• Um mehr als ein Call-Setup-Paket SUP aufzufangen, d.h. aufzufangen und korrekt zu verarbeiten, ist die Basisstation BTS mit einer Anordnung von Sensoren oder Antennen und einer Empfängerschaltung KM ausgestattet, die nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist. Es kann gezeigt werden, daß durch diese Einrichtungen alle drei Call-Setup-Pakete SUP1, SUP2 und SUP3 aufgefangen werden können, wenn die Mobilstationen MS1 bis MS3 Von der Anordnung von Sensoren unter unterschiedlichen Winkeln gesehen werden, und wenn der Abstand zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 und den Zeitpunkten t2 und t3 wenigstens gleich 1, 5 Bit ist. Wenn wenigstens einer der Abstände t1~t2 oder t2~t3 kürzer als 1,5 Bit ist, ist die Interferenz der kollidierenden Zugangsbursts oder Call-Setup-Pakete SUP1, SUP2 und SUP3 derart, daß sie von der Basisstation BTS nicht mehr unterschieden werden können. Daher werden sie alle fallengelassen, und die drei Mobilstationen MS1 bis MS3 müssen alle in einem anderen RACH-Kanal erneut einen Zugangsburst senden.
• Zu beachten ist, daß bei der vorliegenden GSM-Anwendung ein Abstand von ca. 1,5 Bits einer zeitlichen Trennung von 5 us entspricht, und daß, wie später erläutert wird, dieser Zeitraum ausreichend ist, um die Eigenschaften des eintreffenden Signals abzuschätzen. Außerdem wird auch erläutert, daß die Empfängerschaltung RM es mehreren Mobilstationen MS ermöglicht, auf einen gleichen Verkehrskanal TCH mit der Basisstation BTS zu kommunizieren.
• Um die Call-Setup-Pakete SUP1 bis SUP3, die um mehr als 1,5 Bit getrennt sind, aufzunehmen und mehrere Mobilstationen au einem gleichen Kanal TCH kommunizieren lassen zu können, ist die Basisstation BTS mit einer Anordnung von Sensoren oder Antennen ausgestattet, die eine beliebige Geometrie haben können. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist diese Anordnung eine gleichförmige lineare Anordnung (uniform linear array ULA) mit N identischen isotropen Sensoren A1 bis AN, die durch gleiche Abstände von d cm getrennt sind, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist. Diese einfache Geometrie macht die Verarbeitungsalgorithmen der Empfängerschaltung RM relativ einfach und schnell. Außerdem wird angenommen, daß der Winkel, unter dem die Anordnung von Sensoren eine Mobilstation sieht, als Θk bezeichnet ist, wobei k die Referenznummer 1, 2 oder 3 der übertragenden Mobilstation MS1, MS2 bzw. MS3 ist, und daß die Leistung des Empfangssignals gegeben ist durch σk.
• Die N Sensoren A&sub1; bis AN sind mit einem Signalprozessor SP verbunden, der durch N (nicht gezeigte) Funkempfänger gebildet ist, die mit unterschiedlichen Sensoren verbunden sind. Diese Funkempfänger sind eingerichtet, um an einem Ausgang von SP einen Signalvektor X zu liefern, der die von den Sensoren A&sub1; bis AN empfangenen Signale anzeigt. Der Signalvektor X wird sowohl an ein Zeitfensterfilter TWF und an einen ersten Eingang von N-1 Multiplizierern M&sub1; bis MN1 angelegt.
• Das Zeitfensterfilter TWF ist durch eine Zeitsteuerschaltung CTL gesteuert, die synchron mit den obigen Kanälen arbeitet. Ein Ausgang des Zeitfensterfilters TWF ist mit einem Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE verbunden, und die Zeitsteuerschaltung CTL steuert TWF so, daß letzteres nur während des RACH-Kanals ein Zeitfenster öffnet, d.h. die Übertragung des Signalvektors X an WPE nur während des Zeitschlitzes eines RACH-Kanals zuläßt.
• Der Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE ist im wesentlichen aufgebaut aus einem Wiener-Filterabschätzer, der eingerichtet ist, um an seinem Ausgang die Identität der sendenden Mobilstation MSk und entsprechende Gewichtungsparameter wie etwa die Ankunftsrichtung Θk und die Signalleistung σk zu liefern, die alle von dem Signalvektor X abgeleitet sind. Ein Ausgang von WPE ist mit einem Gewichtungsvektor-Generator WVG verbunden, der seinerseits bidirektional mit einer Parameterdatenbank PDB verbunden ist, und sowohl WVG als auch PDB sind durch die Zeitsteuerschaltung CTL gesteuert.
• Vorrichtungen wie der Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE und der Gewichtungsvektor-Generator WVG sind in der Technik allgemein bekannt, z.B. aus dem Buch "Signal Processing - Model Based Approach" von J.C. Candy, herausgegeben von Mc- Graw-Hill, und werden deshalb nachfolgend nicht detailliert beschrieben.
• Die Identität MSk, der Winkel Θk und die Leistung σk, die von dem Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE abgeschätzt sind, werden an die Parameterdatenbank PDB über den Gewichtungsvektor-Generator WVG übertragen PDB speichert diese Parameter, und WVG berechnet damit einen Gewichtungsvektor Wk, der dann ebenfalls in PDB gespeichert wird. Ein Ausgang der Parameterdatenbank PDB, über den. Gewichtungsvektoren geliefert werden, ist mit zweiten Eingängen der Multiplizierer M&sub1; bis MN-1 verbunden.
• Die Ausgänge der N-1 Multiplizierer bilden N-1 Anordnungs- Ausgangsanschlüsse X&sub1; bis XN-1, an denen gleichbezeichnete Anordnungs-Ausgangssignale bereitgestellt werden, wobei letztere gleich dem Produkt der an die ersten und zweiten Eingänge dieser Multiplizierer angelegten Vektoren sind.
• Die Anordnungs-Ausgangsanschlüsse X&sub1; bis XN-1 sind ferner an einen Kanalcontroller CHC gekoppelt, der basierend auf an diesen Anschlüssen gesammelter Information Verkehrskanäle TCH den sendenden Stationen MS zuteilt oder neu zuteilt, wie später erläutert wird. Ein Ausgang IHO des Kanalcontrollers CHC ist mit dem Gewichtungsvektorgenerator WVG verbunden, der die Gewichtungsvektoren neu berechnet, wenn ein anderer TCH-Kanal von CHC einer Senderstation MS zugeteilt wird.
• Zu beachten ist, daß die Identität des von CHC jeder Senderstation MS1 bis MS3 zugeteilten TCH-Kanals ebenfalls in der Parameterdatenbank PDB gespeichert ist.
• Die Empfängerschaltung RM, die den Signalprozessor SP, die Zeitsteuerschaltung CTL, das Zeitfensterfilter TWF, den Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE, den Gewichtungsvektorgenerator WVG, die Parameterdatenbank PDB, die N-1 Multiplizierer M&sub1; bis Mn-1 und den Kanalcontroller CHC umfaßt, arbeitet wie folgt.
• Wenn während eines RACH-Kanals nur eine der Mobilstationen, z.B. MS1, ein Call-Setup-Paket SUP1 sendet, kommt dieses Paket an der Anordnung von Sensoren an einem Zeitpunkt t1 und mit einem Winkel Θ&sub1; an. Der Signalprozessor SP erzeugt dann einen Signalvektor X&sub1;, der für das empfangene Call- Setup-Paket SUP1 repräsentativ ist. Da dies während eines RACH-Kanals geschieht, ist das Zeitfensterfilter TWF offen, und der Signalvektor X&sub1; wird an den Gewichtungsparameter- Abschätzer WPE übertragen, der davon Gewichtungsparameter Θ&sub1; und σ1 ableitet, die die Qualität des empfangenen Signals angeben. Diese Parameter werden an den Gewichtungsvektorgenerator WVG angelegt, der einen ersten Gewichtungsvektor W&sub1; berechnet. Letzterer wird an die Parameterdatenbank PDB zusammen mit der Identität MS1 der sendenden Station und den Gewichtungsparametern übertragen. Alle diese Information wird in PDB gespeichert, während der Gewichtungsvektor W&sub1; gleichzeitig auch an den zweiten Eingang des Multiplizierers M&sub1; angelegt wird. Da der Signalvektor X&sub1; dann noch am ersten Eingang dieses Multiplizierers M&sub1; verfügbar ist, erzeugt letzterer ein Anordnungs-Ausgabesignal. X&sub1;, das dem Produkt des Signalvektors X1 und des Gewichtungsvektors W&sub1; entspricht. Dieses Anordnungs-Ausgabesignal X&sub1;, das von dem von der Anordnung von Sensoren A&sub1; bis AN aufgefangenen Call-Setup-Paket SUP1 abgeleitet ist, wird dann in der Basisstation BTS sowie an den Kanalcontroller CHC weiterübertragen. Da dieses Call-Setup-Paket das erste von der Mobilstation MS1 empfangene Paket ist, teilt der Kanalcontroller CHC dieser Station einen Verkehrskanal TCH zu, dessen Identität an den Gewichtungsvektorgenerator über den Anschluß IHO übertragen wird. Diese Kanalidentität wird dann weiterübertragen an die Parameterdatenbank PDB, wo sie in Verbindung mit der obigen, die Station MS1 betreffenden Information gespeichert wird.
• Da keine andere Mobilstation in dem gleichen RACH-Kanal sendet, sind die anderen an die Multiplizierer M&sub2; bis MN-1 angelegten Gewichtungsvektoren W&sub2; bis WN-1 Null, so daß die Anordnungs-Ausgabesignale an den Anordnungs-Ausgabeanschlüssen X&sub2; bis XN-1 ebenfalls gleich Null sind.
• Wenn ein zweites Call-Setup-Paket SUP2 von einer anderen Senderstation MS2 in dem gleichen RACH-Kanal übertragen wird und die Anordnung von Sensoren mit einem Winkel Θ&sub2;, der von Θ&sub1; verschieden ist, und zu einem Zeitpunkt t2 erreicht, der wenigstens 5 us später als t1 ist, erzeugt der Signalprozessor 59 einen anderen Signalvektor X&sub2;, der für die zwei empfangenen Call-Setup-Pakete SUP1 und SUP2 repräsentativ ist. Von diesem Signalvektor X&sub2; leitet der Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE zwei Sätze von Parametern MS1, Θ&sub1;, σ&sub1;, und MS2, Θ&sub2;, σ&sub2; ab. Der Gewichtungsvektorgenerator WVG verwendet diese zwei Sätze von Parametern, um zwei Gewichtungsvektoren W&sub1; und W&sub2; zu berechnen, die in der Parameterdatenbank PDB gespeichert und gleichzeitig an die zweiten Eingänge der Multiplizierer M&sub1; bzw. M&sub2; übertragen werden. Da der Signalvektor X&sub2; immer noch an den ersten Eingängen der Multiplizierer M&sub1; und M&sub2; anliegt, erzeugt M&sub1; weiterhin ein Anordnungs-Ausgabesignal X&sub1;, das Von dem von der Anordnung Von Sensoren A&sub1; bis AN empfangenen Call- Setup-Paket SUP1 abgeleitet ist, während M&sub2; nun ein Anordnungs-Ausgabesignal X&sub2; erzeugt, das von dem ebenfalls von dieser Sensoranordnung empfangenen Call-Setup-Paket SUP2 abgeleitet ist. Basierend auf den Anordnungs-Ausgabesignalen X&sub1; und X&sub2; teilt der Kanalcontroller CH2 jeder der sendenden Stationen MS1 und MS2 einen Verkehrskanal TCH zu. Die Identitäten dieser Kanäle werden dann über den Gewichtungsvektorgenerator WVG an die Parameterdatenbank PDB übertragen und darin gespeichert. Diese Kanalidentitäten werden selbstverständlich in Verbindung mit den anderen bereits bespeicherten Parametern der entsprechenden sendenden Stationen MS1 bzw. MS2 gespeichert.
• Zusammenfassend werden zwei unterschiedliche Anordnungs- Ausgabesignale X&sub1; und X&sub2;, die jeweils in einem gleichen RACH-Kanal empfangenen Call-Setup-Paketen SUP1 und SUP2 entsprechen, von der Basisstation BTS aufgenommen und sind an zwei unterschiedlichen Anordnungs-Ausgabeanschlüssen X&sub1; und X&sub2; der Empfängerschaltung RM verfügbar. Allgemeiner können bis zu N-1 Anordnungs-Ausgabesignale X&sub1; bis XN-1, die von N-1 unterschiedlichen Call-Setup-Paketen abgeleitet sind, die von der Basisstation BTS aufgenommen worden sind, an den Anordnungs-Ausgabeanschlüssen der Empfängerschaltung RM erzeugt werden, vorausgesetzt, daß sie an der Anordnung von Sensoren unter unterschiedlichen Winkeln Θk und zu unterschiedlichen, durch wenigstens 5 us getrennten Zeitpunkten eintreffen. Wie bereits erwähnt, entsprechen bei der vorliegenden GSM-Anwendung diese 5 us 1,5 Bit, was es bei einer Bitrate von 270 kB/s bekannten Wiener-Filterabschätzern ermöglicht, eine ausreichende Anzahl von Signalabtastwerten (Schnappschüssen) zu sammeln, um die Eigenschaften des eintreffenden Signals korrekt zu schätzen.
• Für K Signale, die an der Anordnung von Sensoren A&sub1; bis AN jeweils mit einem Winkel Θk eintreffen, kann das Vektorsignal X am Ausgang des Signalprozessors SP geschrieben werden als
• X = Sk · dk + n
• wobei:
• - k die Referenznummer einer der K übertragenden Mobilstationen ist;
• - Sk die komplexe Amplitude eines empfangenen Signals ist und gleich
• Sk = ej2πfct · Sk(t)
• mit
• Sk(t) [-1, +1]
• - dk der relative Phasenvektor ist und gleich ist, wobei T eine Transposition bezeichnet, und
• dk = (1,...,e-jkφk,...,e-j(N-1)φk)T
• φk = 2πd sinΘk/λc
• wobei d der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen der Anordnung von Sensoren A&sub1; bis AN ist; und
• - n der Rauschvektor ist und gleich
• n = (n1, ..., nN) ist.
• Die von dem Gewichtungsvektorgenerator WVG erzeugten und zum Trennen der verschiedenen eintreffenden Signale verwendeten "Wiener-Filtervektoren" Wk können geschrieben werden als Wk = (wkl,..., wkN),
• so daß ein Anordnungs-Ausgabesignal Xi gleich
• Xi = Wi.X = (Widi)Si + WidkSk + Win
• ist. Da die von dem Gewichtungsvektorgenerator WVG erzeugten Gewichtungsvektoren derart sind, daß das entsprechende Signal-Rausch-/Interferenz-Verhältnis maximiert ist, sind die letzten zwei Terme der letzten Gleichung, die mögliche Interferenz bzw.. Rauschen darstellen, in den folgenden Fällen vernachlässigbar:
• - wenn die die Call-Setup-Pakete übertragenden Mobilstationen von der Anordnung von Sensoren aus nicht unter einem gleichen Winkel sichtbar sind; und
• - wenn das Rauschen räumlich weiß ist und/oder keine Störquelle unter dem gleichen Winkel wie eine der übertragenden Mobilstationen sichtbar ist.
• Durch Verwendung der oben beschriebenen Empfängerschaltung ist es so möglich, die Kapazität des oben erwähnten Slotted-ALOHA-Protokolls erheblich zu steigern, ohne die Anzahl der dafür verwendeten Kanäle zu erhöhen. Außerdem ist das gleiche Prinzip anwendbar, um N-1 Benutzerinformationspakete zu trennen, die von N-1 verschiedenen Mobilstationen in einem gleichen Verkehrskanal TCH übertragen werden.
• Wie bereits erwähnt, kann ein gleicher Verkehrskanal TCH mehreren Mobilstationen zugeteilt werden, und sobald ein Verkehrskanal TCH einer solchen Senderstation zugeteilt ist, ist letztere berechtigt, ihn zum Übertragen von Benutzerinformationspaketen an die Basisstation und weiter an einen anderen Benutzer zu nutzen. Was die Call-Setup-Pakete angeht, erzeugt der Signalprozessor SP einen Signalvektor X für die an der Anordnung von Sensoren A&sub1; bis AN empfangenen Benutzerinformationspakete. Während der TCH-Kanäle ist jedoch das Zeitfensterfilter TWF geschlossen, und keine Parameter werden am Ausgang des Gewichtungsparameter- Abschätzers WPE bereitgestellt. In diesem Fall werden die Gewichtungsvektoren, die sowohl dem gegenwärtigen Kanal TCH als auch den sendenden Mobilstationen entsprechen, die in diesem Kanal übertragen dürfen, von der Parameterdatenbank zweiten Eingängen der Multiplizierer zur Verfügung gestellt. Diese Gewichtungsvektoren wurden zuvor vom Gewichtungsvektorgenerator WVG während eines vorhergehenden RACH- Kanals berechnet und in der Parameterdatenbank PDB in Verbindung mit diesem bestimmten TCH-Kanal und dieser Mobilstation MS gespeichert.
• Wie aus den obigen Gleichungen abgeleitet werden kann, dürfen bis zu N-1 Mobilstationen Benutzerinformationspakete in einem gleichen TCH-Kanal übertragen, und die entsprechende Ausgabeinformation erscheint an den N-1 Anordnungs-Ausgabeanschlüssen X&sub1; bis XN-1. Dies gilt zwar theoretisch, doch beschränken gegenwärtige technologische Randbedingungen die Anzahl von Stationen, die einen gleichen Kanal nutzen dürfen, auf N/2.
• Da die sendenden Stationen mobil sind und sich somit in der von der Basisstation BTS abgedeckten Zelle bewegen, kann es notwendig sein, ihre zugeordneten Gewichtungsvektoren zu aktualisieren, z.B. in Abhängigkeit von Änderungen der Gewichtungsparameter, wenn die Position der Mobilstation verändert wird. Um eine optimale Qualität der Kommunikation aufrecht zu erhalten, übertragen die übertragenden Mobilstationen periodisch Tracking-Pakete auf den RACH-Kanälen. Diese Tracking-Pakete sind ähnlich den oben erwähnten Call- Setup-Paketen, und da sie ebenfalls in einem RACH-Kanal übertragen werden, wo das Zeitfensterfilter offen ist, leitet der Gewichtungsparameter-Abschätzer WPE davon aktualisierte Gewichtungsparameter ab, die an den Gewichtungsvektorgenerator WVG übertragen werden. Letzterer berechnet dann neue Gewichtungsvektoren für alle Mobilstationen, die den Verkehrskanal TCH der Station verwenden, die das Tracking-Paket überträgt. Diese neuen Gewichtungsvektoren, die unter Verwendung sowohl der von WPE empfangenen als auch der bereits in PDB gespeicherten Parameter konstruiert werden, werden dann in dieser Parameterdatenbank PDB anstelle der existierenden gespeichert.
• Es ist auch möglich, daß die Anordnungs-Ausgabesignale, die in einem bestimmten Verkehrskanal TCH empfangen werden, so werden, daß die Basisstation BTS eines von ihnen nicht mehr von den anderen unterscheiden kann, d.h. die eintreffenden Signale können nicht länger getrennt werden. Diese "Interferenzen" können z.B. zurückgehen auf Änderungen in den relativen Positionen von zwei oder mehr übertragenden Mobilstationen. Wenn der Kanalcontroller CHC eine solche Interferenz erfaßt, teilt er wenigstens einer dieser übertragenden Mobilstationen einen anderen TCH-Kanal zu. Diese Kanal-Neuzuteilung wird "Intrazell-Handover" genannt und führt dazu, daß der Gewichtungsvektorgenerator WVG einen neuen Gewichtungsvektor nicht nur für die betroffene Mobilstation, sondern für alle Mobilstationen berechnet, die entweder deren vorhergehenden oder den neuen Verkehrskanal TCH benutzen.
• Zu beachten ist, daß die obige Beschreibung zwar für eine Basisstation BTS gegeben wurde, die mit einer Anordnung von Sensoren ausgestattet ist, die eine ungerichtete Abdeckung der Zelle durchführen, daß aber die gleichen Überlegungen auf eine sektorisierte Abdeckung der Zelle anwendbar sind, wobei jeder Sektor wie oben beschrieben behandelt wird.
• Die Prinzipien der Erfindung sind oben in Verbindung mit spezifischen Vorrichtungen beschrieben worden, es versteht sich jedoch, daß diese Beschreibung nur als Beispiel und nicht als Einschränkung des Umfanges der Erfindung dient.

Claims (18)

1. Funkkommunikationssystem mit einer Mehrzahl von K Senderstationen (MS1 bis MS4), die eingerichtet sind, um Datenpakete in vorgegebenen Kanälen (RACH, TCH) einer Funkverbindung zu einer Empfängerstation (BTS) zu übertragen, die mit einer Anordnung von Sensoren (A&sub1; bis AN) zum Auffangen der übertragenen Daten und mit Empfängereinrichtungen (SP, TWF, WPE, WVG, PDB, CTL, M&sub1; bis MN-1, CHC) ausgestattet ist, die mit der Anordnung von Sensoren gekoppelt sind und eingerichtet sind, um Anordnungs-Ausgabesignale an Anordnungs- Ausgabeanschlüssen (X&sub1; bis XN-1) der. Empfängerstation zu erzeugen, wobei die Empfängereinrichtungen eine Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung (TWF, WPE, WVG, PDB, CTL) umfassen, die an die Anordnung von Sensoren gekoppelt ist und eingerichtet ist, um Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) von den aufgefangenen Daten abzuleiten, und eine Mehrzahl von Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN-1) umfaßt, die an die Anordnung von Sensoren und die Gewichtungsvektor- Erzeugungseinrichtung zum Liefern der Anordnungs- Ausgabesignale als eine Funktion des Produktes der aufgefangenen Daten und der Gewichtungsvektoren zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtung (SP, TWF, WPE, WVG, PDB, CTL, M&sub1; bis MN-1, CHC) ferner eine Signalverarbeitungseinrichtung (SP) umfaßt, die zwischen die Anordnung von Sensoren (A&sub1; bis AN) und sowohl die Gewichtungsvektor- Erzeugungseinrichtung (TWF, WPE, WVG, PDB, CTL) und die Mehrzahl von Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN-1) gekoppelt ist, und eingerichtet ist, um von den aufgefangenen Daten einen Signalvektor (X) zu erzeugen, der allen Multiplizierereinrichtungen zugeführt wird und von dem die Gewichtungsvektor- Erzeugungseinrichtung eine Mehrzahl von Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) ableitet, wobei die Gewichtungsvektoren an jeweils andere der Multiplizierereinrichtungen angelegt werden, und daß der Signalvektor eine Funktion aller von den K dann sendenden Senderstationen (MS1 bis MS4) empfangenen K Signale ist.

2. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgegebenen Kanäle (RACH, TCH) ein vorgegebener Zeitschlitz (TS0 bis TS7) an einer vorgegebenen Frequenz der Funkverbindung ist, und daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung (TWF, WPE, WVG, PDB, CTL) die Reihenschaltung eines Gewichtungsparameter-Abschätzers (WPE), der eine Mehrzahl von Gewichtungsparametern (Θk, σk) von dem Signalvektor (X) ableitet, und eines Gewichtungsvektorgenerators (WVG) umfaßt, der aus den abgeleiteten Gewichtungsparametern die Mehrzahl von Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) berechnet.

3. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung (TWF, WPE, WVG, PDB, CTL) ferner eine Parameterdatenbank (PDB) umfaßt, die zwischen den Gewichtungsvektorgenerator (WVG) und die Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN-1) zum Speichern der abgeleiteten Gewichtungsvektoren (Θk, σk) und der berechneten Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) geschaltet ist.

4. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung (TWF, WPE, WVG, PDB, CTL) ferner eine Zeitfensterfiltereinrichtung (TWF) umfaßt, die zwischen die Signalverarbeitungseinrichtung (SP) und den Gewichtungsparameter-Abschätzer (WPE) geschaltet ist und durch eine Zeitsteuereinrichtung (CTL) gesteuert ist, die ebenfalls in der Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung enthalten ist, wobei die Zeitfensterfiltereinrichtung eine Übertragung des Signalvektors (X) an den Gewichtungsparameter-Abschätzer nur während jeweils erster (RACH) der vorgegebenen Kanäle (RACH, TCH) erlaubt und dem Gewichtungsparameter-Abschätzer das Ableiten der Mehrzahl von Gewichtungsparametern (Θk, σk) Von den aufgefangenen Daten nur während der ersten vorgegebenen Kanäle erlaubt.

5. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten vorgegebenen Kanäle (RACH) die von dem Gewichtungsvektorgenerator (WVG) berechneten Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) an die Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN- 1) angelegt werden und die Gewichtungsparameter (Θk, σk) in der Parameterdatenbank (PDB) gespeichert werden.

6. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während zweiter Vorgegebener Kanäle (TCH), die von den ersten vorgegebenen Kanälen (RACH) verschieden sind, Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) an die Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN-1) angelegt werden.

7. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des vorgegebenen Zeitschlitzes (TS0) eines ersten vorgegebenen Kanals (RACH) länger als die Dauer der Übertragung eines Datenpaketes ist, daß die relativen Zeitpositionen (t1 bis t3) von Datenpaketen innerhalb des Zeitschlitzes (TS0) des ersten vorgegebenen Kanals (RACH) für jede sendende Station (MS1 bis MS3) unter den Senderstationen (MS1 bis M54) unterschiedlich ist, und daß die Datenpakete eine unterschiedliche Eintreffrichtung (Θk) mit Bezug auf die Anordnung von Sensoren (A&sub1; bis AN) haben.

8. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerstation eine ortsfeste Basisstation (BTS) ist, daß die Senderstationen Mobilstationen (MS1 bis MS4) sind, daß die von den Mobilstationen in den ersten vorgegebenen Kanälen (RACH) übertragenen Datenpakete call-setup-/Tracking-Pakete sind, die zum Herstellen/Aufrechterhalten einer Kommunikation mit der Basisstation verwendet werden.

9. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 6 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des vorgegebenen Zeitschlitzes (TS1 bis TS7) eines der zweiten vorgegebenen Kanäle (TCH) im wesentlichen gleich der Dauer der Übertragung eines Datenpaketes ist, und daß die vorgegebenen Zeitschlitze (TS0 bis TS7) der ersten (RACH) und zweiten (TCH) vorgegebenen Kanäle alle eine gleiche Dauer haben.

10. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 8 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Mobilstationen in den zweiten vorgegebenen Kanälen (TCH) übertragenen Datenpakete Benutzerinformationspakete sind.

11. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 8 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungs-Ausgabeanschlüsse (X&sub1; bis XN-1) mit einem Kanalcontroller (CHC) verbunden sind, der eingerichtet ist, um einen zweiten vorgegebenen Kanal (TCH) jeder sendenden Station (MS1 bis MS3) zuzuteilen, die ein besagtes Call- Setup-Paket während eines besagten ersten vorgegebenen Kanals (RACH) überträgt, und daß der Kanalcontroller an die Parameterdatenbank (PDB) gekoppelt ist, die die Identifikation des zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanals speichert.

12. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalcontroller (CHC) an die Parameterdatenbank (PDB) über den Gewichtungsvektorgenerator (WVG) gekoppelt ist, der den Gewichtungsvektor (W&sub1; bis WN-1) für die in dem zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanal sendende Station in Abhängigkeit von Daten berechnet, die in der Parameterdatenbank gespeichert sind und auf den zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanal bezogen sind.

13. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalcontroller (CHC) ferner eingerichtet ist, um einen jeweils anderen zweiten vorgegebenen Kanal (TCH) der sendenden Station zuzuteilen, wenn die Kommunikationsqualität der letzteren unter einem vorgegebenen Niveau liegt, und daß der Gewichtungsvektorgenerator (WVG) dann für alle sendenden Stationen sowohl in dem vorhergehenden als auch dem anderen der sendenden Station zugeteilten vorgegebenen Kanal neue Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) in Abhängigkeit von Daten berechnet, die in der Parameterdatenbank (PDB) gespeichert sind und auf die sendende Station und sowohl den vorhergehenden als auch den anderen zugeteilten zweiten vorgegebenen Kanal bezogen sind.

14. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Kommunikation mit der Basisstation (BTS) hergestellt ist, die sendende Station (MS1 bis MS3) die Tracking-Pakete in den ersten vorgegebenen Kanälen (RACH) überträgt, daß der Gewichtungsparameter-Abschätzer (WPE) von den Tracking-Paketen neue Gewichtungsparameter (Θk, σk) ableitet, die in der Parameterdatenbahk (PDB) gespeichert werden, daß der Gewichtungsvektorgenerator (WVG) entsprechend neue Gewichtungsvektoren für alle sendenden Stationen in dem zweiten vorgegebenen Kanal, der der die Tracking-Pakete übertragenden sendenden Station zugeteilt ist, berechnet, und daß die neuen Gewichtungsvektoren ebenfalls in der Parameterdatenbank gespeichert werden.

15. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Sensoren (A&sub1; bis AN) N Antennenelemente umfaßt, daß die Gewichtungsvektor-Erzeugungseinrichtung (TWF, WPE, WVG, PDB, CTL) maximal N-1 Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) erzeugt, und daß die Mehrzahl von Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN-1) N-1 Multiplizierereinrichtungen umfaßt, die an N-1 der Anordnungs-Ausgabeanschlüsse (X&sub1; bis XN- 1) gekoppelt sind.

16. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Sensoren (A&sub1; bis AN) eine gleichförmige lineare Anordnung (uniform linear array, ULA) ist, und daß die N Antennenelemente gleichförmig beabstandete (d) identische isotrope Sensoren sind.

17. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalvektor (X) an einen ersten Eingang jeder der Multiplizierereinrichtungen (M&sub1; bis MN-1) der Mehrzahl angelegt ist, daß die Gewichtungsvektoren (W&sub1; bis WN-1) an zweite Eingänge der Multiplizierereinrichtungen angelegt sind, und daß jede der Multiplizierereinrichtungen mit einem jeweils anderen der Anordnungs-Ausgabeanschlüsse (X&sub1; bis XN-1) verbunden ist, um dort ein besagtes Anordnungs-Ausgabesignal (X&sub1; bis XN-1) zu liefern, das gleich dem Produkt des Signalvektors und des Gewichtungsvektors ist.

18. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtungsparameter-Abschätzer (WPE) ein Wiener-Filterabschätzer ist.