DE69522902T2

DE69522902T2 - Verfahren und einrichtung zur auswahl zweier antennen für den empfang eines kommunikationssignals

Info

Publication number: DE69522902T2
Application number: DE69522902T
Authority: DE
Inventors: D. Bonta; Ray Schaeffer
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2015-02-10
Also published as: WO1995033312A1; JPH09501299A; EP0712550B1; FI112566B; ATE206256T1; KR960704404A; FI960241A0; KR100213691B1; US5740526A; BR9506261A; EP0712550A1; CA2166882A1; EP0712550A4; DE69522902D1; FI960241A; JP4057051B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Basisstellen, die Diversityempfänger (schwundmindernde Empfänger) enthalten, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung, um an einer Basisstelle aus mehreren Antennen zwei Antennen, von denen ein Kommunikationssignal empfangen werden soll, auszuwählen.

Hintergrund der Erfindung

Es ist bekannt, dass zellulare Kommunikationssysteme Basisstellen enthalten, die mehrere Empfangsantennen aufweisen. Jede Basisstelle versorgt ein entsprechendes Versorgungsgebiet oder eine Zelle, die typischerweise in mehrere Regionen oder Sektoren unterteilt sind. Jeder Sektor wird typischerweise durch eine oder mehrere Empfangsantennen der Basisstelle versorgt. Da Mehrwegeschwund ein bekanntes Phänomen auf dem Gebiet der Zweiweg-Kommunikationen ist, verwendet die Basisstelle jedoch typischerweise eine Diversitytechnik, wie etwa Schwundminderung durch Auswahl (Auswahl-Diversity), um den Mehrwegeschwund eines ankommenden Kommunikationssignals zu berücksichtigen. Wenn Auswahl- Diversity verwendet wird, wird zur Versorgung jeder Zelle eine zweite Antenne ausgewählt. In der oben genannten Sechs- Sektor-Zelle ist die zweite Antenne eines bestimmten Sektors typischerweise die Richtantenne eines benachbarten Sektors. Somit enthalten die beiden Antennen, die den bestimmten Sektor versorgen, eine Antenne, die in den bestimmten Sektor gerichtet ist, und eine Antenne, die in einen Sektor gerichtet ist, der zu dem bestimmten Sektor benachbart ist. Die beiden Antennen, die einen bestimmten Sektor versorgen, werden im Allgemeinen als Hauptantenne und Nebenantenne bezeichnet, wobei die Hauptantenne diejenige Antenne ist, die das Signal mit der besseren Signalgüte empfängt (z.B. höhere Empfangssignalstärke).
Es ist außerdem bekannt, dass die Auswahl-Diversity einen Diversityempfänger benötigt, der zwei oder mehr Signalempfängerzweige besitzt. Im Fall von zwei Signalempfängerzweigen ist jeder Signalempfängerzweig an eine entsprechende Antenne der beiden versorgenden Antennen angeschlossen. Somit ist die Hauptantenne an einen Signalempfängerzweig angeschlossen, während die Nebenantenne an den anderen Signalempfängerzweig angeschlossen ist. In einer normalen Konfiguration verwendet der Diversityempfänger das von der Hauptantenne empfangene Signal für die Tonsignalverarbeitung und überwacht die Signalgüte des Signals, das von der Nebenantenne empfangen wird. Wenn die Signalgüte des Signals, das von der Nebenantenne empfangen wird, besser wird als die Signalgüte des von der Hauptantenne empfangenen Signals, wählt der Diversityempfänger das von der Nebenantenne empfangene Signal für die Tonsignalverarbeitung und überwacht die Signalgüte des von der Hauptantenne empfangenen Signals (d.h. die vorherige Nebenantenne wird die neue Hauptantenne und umgekehrt).
Während einer Kommunikation bewegt sich typischerweise eine mobile Kommunikationseinheit (z.B. ein zellulares Telefon) durch die Zelle, die durch eine bestimmte Basisstelle versorgt wird. Dementsprechend unterliegen, die Haupt- und Nebenantennen, die die Kommunikation unterstützen, Änderungen, wenn die Kommunikationseinheit ihren Standort in der Zelle ändert. Zur Bestimmung, welche Antennen verwendet werden sollten, um zu einem bestimmten Zeitpunkt Diversity zu gewährleisten, enthält eine Basisstelle normalerweise mehrere spezielle Abtastempfänger, die verwendet werden, um die Signalgüten der Kommunikationssignale zu messen, die von den Antennen empfangen werden, die momentan nicht die Kommunikation unterstützen. Obwohl spezielle Abtastempfänger eine genaue Auswahl neuer Haupt- und Nebenantennen gewährleisten, vergrößert ihr Vorhandensein in der Basisstellenkonfiguration die Komplexität und die Kosten der Basisstelle.
Eine zur Verwendung von Abtastempfängern alternative Lösung besteht darin, den Signalempfängerzweig, der an die momentane Nebenantenne angeschlossen ist, periodisch dazu zu verwenden, die Signalgüten der Signale zu überwachen, die in der Basisstelle von den alternativen Antennen empfangen werden. Diese Lösung ist in EP-A-0 454 368 genau beschrieben. Obwohl diese Technik die Notwendigkeit von speziellen Abtastempfängern in der Basisstelle eliminiert, verwendet sie den zuvor erwähnten Signalempfängerzweig in periodischen Zeitintervallen, ungeachtet der Signalgüte des Kommunikationssignals, das von dem Signalempfängerzweig empfangen wird, der momentan an der Hauptantenne angeschlossen ist. Somit ignoriert diese Lösung die Änderungsrichtung und die Änderungsrate der Signalgüte, die an der Hauptantenne empfangen wird, wodurch das vom Diversityempfänger empfangene Signal auf Diversity- Verschlechterung anfällig wird, insbesondere dann, wenn die Signalgüte des von der Hauptantenne empfangenen Signals sich rasch verschlechtert, bevor der gewählte Signalempfänger an die alternativen Antennen angeschlossen wird.
Deswegen besteht ein Bedarf an einem Verfahren und einer Einrichtung, um in einer Basisstelle aus mehreren Antennen zwei Antennen auszuwählen, von denen ein Kommunikationssignal empfangen werden soll, wobei das Verfahren und die Einrichtung die Notwendigkeit von speziellen Abtastempfängern in der Basisstelle vermeidet, wobei die Anfälligkeit des Diversityempfängers auf die Diversity-Verschlechterung während des Abtastvorgangs der alternativen Antenne minimiert ist. Außerdem würden ein derartiges Verfahren und eine derartige Einrichtung, die die Zeit zur Überwachung der alternativen Antennen minimiert, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung enthält dementsprechend eine Basisstelle und ein Verfahren zur Auswahl zweier Antennen aus mehreren Antennen gemäß den angefügten unabhängigen Ansprüchen 7 bzw. 1.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 erläutert eine Basisstelle gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 erläutert ein Mehrsektor-Versorgungsgebiet, das von der Basisstelle von Fig. 1 versorgt wird.
Fig. 3 erläutert ein beispielhaftes logisches Ablaufdiagramm von Schritten, die von einem Diversityempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführung

Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein Verfahren und eine Einrichtung, um in einer Basisstelle aus mehreren Antennen zwei Antennen auszuwählen, die ein Kommunikationssignal empfangen sollen. Ein Diversityempfänger, der in der Basisstelle enthalten ist, enthält einen ersten Signalempfänger und einen zweiten Signalempfänger. Der erste Signalempfänger empfängt das Kommunikationssignal von einer ersten Antenne und der zweite Signalempfänger empfängt das Kommunikationssignal von einer zweiten Antenne. Der Diversityempfänger misst dann einen ersten Signalgütewert für das von der ersten Antenne empfangene Kommunikationssignal und einen zweiten Signalgütewert für das von der zweiten Antenne empfangene Kommunikationssignal. Wenn sich der erste Signalgütewert um einen Schwellenwert von dem zweiten Signalgütewert unterscheidet, wird der zweite Signalempfänger an eine dritte Antenne angeschlossen und der Diversityempfänger misst einen dritten Signalgütewert für das von der dritten Antenne empfangene Kommunikationssignal. Auf Grundlage der drei Signalgütewerte wählt der Diversityempfänger eine Haupt- und eine Nebenantenne, von denen das Kommunikationssignal empfangen werden soll. Durch die derartige Auswahl der Haupt- und Nebenantennen maximiert die vorliegende Erfindung die Zeitspanne, in der der zweite Signalempfänger verwendet werden kann, um die Signalgüte von Kommunikationssignalen zu messen, die von zusätzlichen Antennen empfangen werden, ohne in den Wirkungsgrad der Schwundminderung des Diversityempfängers eine wesentliche Verschlechterung einzuführen.
Die vorliegende Erfindung kann bei Bezugnahme auf die Fig. 1-3 vollständiger beschrieben werden. Fig. 1 erläutert eine Basisstelle 100, die gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung mehrere Antennen 101-106, eine Schaltermatrix 108 und einen Diversityempfänger 110 enthält. Der Diversityempfänger 110 enthält zwei Signalempfänger 112, 113, einen Detektor des Signalgütewerts (SQM) 115, einen Antennenwähler 117 und zwei Schalter 122, 124. Wie gezeigt ist, enthält die Schaltermatrix 108 elektronisch steuerbare Schalter 119, 120, die die Antennen (z.B. 102, 103) mit den Signalempfängern 112, 113 verbinden.
Jede der Antennen 101-106 umfasst vorzugsweise eine Richtantenne mit einer Antennencharakteristik mit einer Halbwertsbreite Von ungefähr 60 Grad. In einer alternativen Ausführungsform könnte jedoch jede Antenne 101-106 eine Antennencharakteristik mit einer Halbwertsbreite eines beliebigen Winkels im Bereich von 0-120 Grad haben. Es sollte angemerkt werden, daß die Anzahl der in der Basisstelle 100 verwendeten Antennen von den Antennencharakteristiken der speziellen Antennen 101-106 abhängt. Somit könnte die Anzahl der in Fig. 1 gezeigten Antennen in Abhängigkeit von der gewünschten Antennenkonfiguration größer oder kleiner sein.
In einer bevorzugten Ausführung kann die Schaltermatrix 108 eine einzelne Empfangsantennen-Schaltermatrix enthalten, die die Verbindung aller sechs Antennen 101-106 mit jedem der Signalempfänger 112, 113 ermöglicht. In einer alternativen Ausführung könnte die Schaltermatrix 108 zwei Empfangsantennen-Schaltermatrizen enthalten, wobei jede Empfangsantennen- Schaltermatrix die Verbindung eines Signalempfängers 112, 113 mit drei der sechs Antennen 101-106 ermöglicht. Eine erste Empfangsantennen-Schaltermatrix könnte beispielsweise verwendet werden, um die Antennen 101, 103 und 105 mit dem Signalempfänger 112 zu verbinden, während eine zweite Empfangsantennen-Schaltermatrix verwendet werden könnte, um die Antennen 102, 104 und 106 mit dem Signalempfänger 113 zu verbinden. Die Schalter 119, 120, die in der Schaltermatrix 108 enthalten sind, umfassen Vorzugsweise wohlbekannte PIN- Dioden-Schalterschaltungen.
Jeder der Signalempfänger 112, 113 enthält wohlbekannte Empfängereingangs- und Empfängerausgangs-Schaltungsanordnungen, wie etwa Filter, Frequenz-Abwärtswandler, Analog/Digital-Umsetzer und eine Schaltungsanordnung zur Signalverarbeitung (z.B. einen Mikroprozessor oder einen digitalen Signalprozessor). Der SQM-Detektor 115 und der Wähler 117 sind vorzugsweise unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors implementiert, obwohl alternativ weitere Typen von signalverarbeitenden Einrichtungen, wie etwa ein Analog/Digital-Umsetzer in Verbindung mit einem Mikroprozessor, Verwendet werden könnten.
Die allgemeine Funktion der Basisstelle 100 erfolgt in der folgenden Weise. Für diese Erläuterung wird angenommen, dass der Signalempfänger 112 anfangs ein Kommunikationssignal von der Antenne 102 empfängt und der Signalempfänger 113 anfangs das Kommunikationssignal von der Antenne 103 empfängt. Das Kommunikationssignal enthält vorzugsweise ein Frequenz- Mehrfachzugriff- (FDMA) Signal. In einer alternativen Ausführung könnte das Kommunikationssignal ein digital moduliertes Zeit-Mehrfachzugriff- (TDMA) Signal enthalten, wie etwa der Signaltyp, der in den Standards des Groupe Special Mobile (GSM) Pan-European-Zellularsystems, des United States Digital Cellular (USDC) Systems (d.h. IS-54) und des Personal Digital Cellular (PDC) Systems festgelegt ist. In einer weiteren alternativen Ausführung könnte das Kommunikationssignal ein Code-Mehrfachzugriff- (CDMA) Signal enthalten, wie etwa der Signaltyp, der im IS-95 Zellularstandard festgelegt ist.
Beim Empfang ihrer jeweiligen Kommunikationssignale liefern die Signalempfänger 112, 113 demodulierte Abtastungen der Signale an den SQM-Detektor 115. Der SQM-Detektor 115 misst einen Signalgütewert, wie etwa eine Empfangssignalstärkeanzeige (RSSI), die Bitfehlerrate- oder ein Verhältnis vom Träger zur Störung plus Rauschen, für das von jedem Signalempfänger 112, 113 empfangene Kommunikationssignal. Auf der Grundlage der gemessenen Signalgütewerte wirkt der SQM- Detektor 124 auf den Schalter 124 ein, um das Kommunikationssignal mit der besseren Signalgüte aufweist (z.B. das Signal von der Antenne 102) zur weiteren Tonsignalverarbeitung in der Basisstelle 100 gemäß wohlbekannten Diversity-Auswahltechniken zu wählen. Die Antenne 102, die die bessere Signalgüte liefert, wird als Hauptantenne bezeichnet, während die Antenne 103, die zur Diversity verwendet wird, als Nebenantenne bezeichnet wird.
Wenn der Signalgütewert (z.B. RSSI) für das von der Hauptantenne 102 empfangene Kommunikationssignal den Signalgütewert für das von der Nebenantenne 103 Empfangene Kommunikationssignal um einen Schwellenwert (z.B. 1 dB) überschreitet oder sich von dieser auf andere Weise unterscheidet, wirkt der SQM-Detektor 115 über eine der Steuerleitungen 118 auf den Schalter 119 ein, mit dem Anschalten der anderen Antennen 101, 104-106 an den Signalempfänger 113 zu beginnen. Die Differenz des Signalgütewerts zeigt an, dass das an der Nebenantenne 103 einfallende Kommunikationssignal im Vergleich zu dem an der Hauptantenne 102 einfallenden Kommunikationssignal einen Schwund aufweist. Somit wird das von der Hauptantenne 102 empfangene Kommunikationssignal weiter für die Tonsignalverarbeitung verwendet, während der Signalempfänger 113 verwendet wird, um Signalgüteinformationen für die von den anderen Antennen 101, 102-106 empfangenen Signale zu erhalten. Es sollte angemerkt werden, dass der Diversityempfänger 110 in einer alternativen Ausführung außerdem einen (nicht gezeigten) dritten Signalempfänger enthalten könnte, der aktiviert wird, wenn der Schwellenwert erreicht wird. Der dritte Signalempfänger würde anstelle des Signalempfängers 113 verwendet werden, um die Signalgütewerte für die von den alternativen Antennen 101, 103-106 empfangenen Kommunikationssignale zu messen.
Zur Steuerung des Schalters 119 liefert der SQM-Detektor 115 vorzugsweise eine Steuergleichspannung 118, die die PIN-Diode aktiviert, die der Antenne entspricht, von der der Signalempfänger 113 das Kommunikationssignal empfangen soll. Wenn z.B. der Signalempfänger 113 das Kommunikationssignal von der Antenne 101 empfangen soll, könnte die Spannung, die an die PIN-Diode angelegt ist, die die Antenne 102 mit dem Signalempfänger 113 verbindet, entfernt oder vermindert werden, um die Antenne 102 abzuschalten, während eine positive Spannung an die PIN-Diode angelegt werden könnte, die der Antenne 101 zugehörig ist, um die Antenne 101 mit dem Signalempfänger 113 zu verbinden. Auf diese Weise wählt der Schalter 119 effektiv, welche Antenne mit dem Signalempfänger 113 verbunden ist. Auf analoge Weise kann der Schalter 120 gesteuert werden, um weitere Antennen mit dem Signalempfänger 112 zu verbinden.
Die Zeitspanne, in der der Signalempfänger 113 verwendet wird, um die weiteren Antennen 101, 103-106 zu überwachen, hängt vorzugsweise von der Differenz zwischen den Signalgütewerten ab, die den Signalen zugehörig sind, die von den Haupt- und Nebenantennen 102, 103 empfangen werden. Wenn z.B. der RSSI-Wert für das von der Hauptantenne 102 empfangene Kommunikationssignal im Mittel 3 dE besser ist als der RSSI- Wert für das von der Nebenantenne 10 empfangene Kommunikationssignal, könnte der verfügbare Signalempfänger 113 die von den weiteren Antennen 101, 103-106 empfangenen Signale während einer Dauer von wenigstens 15 Millisekunden (ms) überwachen, ohne den Wirkungsgrad der Schwundminderung des Diversityempfängers 110 wesentlich zu verschlechtern. Da die Zeit, die benötigt wird, um von einer Antenne zu einer anderen umzuschalten und eine -RSSi-Messung zu erhalten, ungefähr 2 ms beträgt, stellen die zur Verfügung stehenden 15 ms eine ausreichende Zeit dar, um RSSI-Messungen an den Kommunikationssignalen auszuführen, die von allen vier alternativen Antennen 101, 104-106 empfangen werden. Wenn jedoch die durchschnittliche Differenz zwischen dem RSSI-Wert für das von der Hauptantenne 102 empfangene Kommunikationssignal und dem Referenzsignalwert für das von der Nebenantenne 103 empfangene Kommunikationssignal größer ist (z.B. mehr als 3 dE), steht eine längere Zeitdauer zur Verfügung, um die alternativen Antennen 101, 104-106 zu überwachen, während eine kleine Differenz (z.B. weniger als 3 dE) einer Überwachung nicht aller alternativen Antennen 101, 104-106 entspricht. Wie später beschrieben wird, könnte die Zeitdauer alternativ von der Pegeldurchgangsrate des Kommunikationssignals abhängen, das von der Hauptantenne 102 empfangen wird.
Wenn der Schalter 119 die anderen Antennen 101, 104-106 mit dem Signalempfänger 113 verbindet, misst und speichert der SQM-Detektor 115 die Signalgütewerte, die den Kommunikationssignalen zugehörig sind, die von diesen Antennen 101, 104-106 empfangen werden. Wenn die Zeit für die Überwachung der alternativen Antennen 101, 104-106 abläuft, liefert der SQM- Detektor 115 die gemessenen Signalgütewerte zum Wähler 117. In einer bevorzugten Ausführung vergleicht der Wähler 117 die Signalgütewerte und wählt die Antenne, die das Kommunikationssignal mit dem besten Signalgütewert empfängt, als die neue Hauptantenne und die Antenne, die einen Sektor versorgt, der zu dem von der Hauptantenne mit dem besseren Signalgütewert versorgten Sektor benachbart ist, als die neue Nebenantenne. In Abhängigkeit von der Bewegung der Signalquelle (z.B. ein mobiles oder ein tragbares Funktelefon) könnten die neuen Haupt- und Nebenantennen die ursprünglichen Haupt- und Nebenantennen bleiben (d. h. 102, 103). In einer alternativen Ausführung könnte der Wähler 117 vor der Wahl der neuen Haupt- und Nebenantennen von den Signalgütewerten, die vom SQM-Detektor 115 empfangen werden, über mehrere aufeinanderfolgende Messzyklen einen Mittelwert bilden. Anstelle der Forderung, dass die neue Nebenantenne eine Antenne sein muss, die einen Sektor versorgt, der zu dem von der neuen Hauptantenne versorgten Sektor benachbart ist, könnte der Wähler 117 in einer weiteren Ausführung die Antenne, die das Kommunikationssignal mit dem zweitbesten Signalgütewert empfängt, als neue Nebenantenne wählen.
Nach der Wahl der neuen Haupt- und Nebenantennen verbindet der Schalter 122 den Wähler 117 mit den Steuerleitungen 118. Der Wähler 117 liefert dann geeignete Steuersignale (in dieser speziellen Ausführung Gleichspannungen), um die Schalter 119, 120 anzuweisen, die neuen Haupt- und Nebenantennen mit den Signalempfängern 112, 113 für den weiteren Empfang des Kommunikationssignals zu verbinden.
Fig. 2 erläutert ein bevorzugtes Versorgungsgebiet 200, das durch die Basisstelle 100 von Fig. 1 versorgt wird. Wie gezeigt ist, besitzt das Versorgungsgebiet 200 eine hexagonale Geometrie und ist in sechs Sektoren (1-6) unterteilt. Jeder Sektor belegt ungefähr 60 Grad des vollständigen Versorgungsgebiets 200 und wird von einer Hauptantenne und von einer Nebenantenne versorgt. Beispielsweise könnte die Kommunikationseinheit 201 (z.B. ein mobiles Funktelefon), die sich im Sektor 1 aufhält, von der Hauptantenne 102 und von der Nebenantenne 103 versorgt werden, bevor sie sich in Richtung des Pfeils bewegt.
Zur weiteren Beschreibung der Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass sich die Kommunikationseinheit 201 in Richtung des Pfeils bewegt und gegenwärtig von der Hauptantenne 102 und von der Nebenantenne 103 versorgt wird. Wie oben erläutert wurde, wenn das von der Nebenantenne 103 empfangene Kommunikationssignal einen Signalgütewert aufweist, der um einen Schwellenwert schlechter ist als der von der Hauptantenne 102 empfangene Signalgütewert, wird der Signalempfänger, der ursprünglich die Nebenantenne 103 verwendet, für eine auf dem Unterschied der Signalgütewerte basierende Zeitdauer mit den alternativen Antennen 101, 104- 106 verbunden. Nach dem Erhalt der Signalgütewerte für die von den alternativen Antennen 101, 104-106 empfangenen Kommunikationssignale werden die zwei Antennen, die die besten Signalgütewerte liefern, ausgewählt und mit den Signalempfängern verbunden. Wenn z.B. die Kommunikationseinheit 201 sich während der Messdauer nahe an die Grenze zwischen Sektor 1 und Sektor 6 bewegt hat und das von der Antenne 102 empfangene Signal die beste Signalgüte aufweist, während das von der Antenne 101 empfangene Signal die zweitbeste Signalgüte aufweist, wird die Antenne 101 nun die neue Nebenantenne und die Antenne 102 bleibt die Hauptantenne. Wenn die Kommunikationseinheit 201 jedoch während eines nachfolgenden Antennenabtastvorgangs in den Sektor 6 eintritt und das von der Antenne 101 empfangene Signal die beste Signalgüte aufweist, während das von der Antenne 102 empfangene Signal die zweitbeste Signalgüte aufweist, wird die Antenne 101 die neue Hauptantenne und die Antenne 102 wird die neue Nebenantenne.
Obwohl die obige Erläuterung auf die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Sechs-Sektor-Zelle gerichtet ist, sollte angemerkt werden, dass die hier offenbarte Verfahrensweise gleichfalls bei einer Drei-Sektor-Zelle anwendbar ist. Bei einer Drei-Sektor-Zelle belegt jeder Sektor 120 Grad des vollständigen Versorgungsgebiets 200 und wird pro Sektor vorzugsweise von zwei Diversityantennen (d.h. eine Hauptantenne und eine Nebenantenne) versorgt, wobei beide Antennen in ihre jeweiligen Sektoren gerichtet sind. Wenn in diesem Fall das von der Nebenantenne empfangene Kommunikationssignal einen Signalgütewert aufweist, der um einen Schwellenwert schlechter ist als der Signalgütewert des von der Hauptantenne empfangenen Kommunikationssignals, wird, wie oben erläutert wurde, der Signalempfänger, der ursprünglich die Nebenantenne verwendet, für eine Zeitdauer, die auf der Differenz der Signalgütewerte basiert, mit den alternativen Antennen verbunden (d.h. mit den Antennen, die in die anderen zwei 120-Grad-Sektoren gerichtet sind und diese versorgen). Wenn der Signalgütewert für eine spezielle Antenne der alternativen Antennen besser ist als der Signalgütewert der Hauptantenne, wird die spezielle alternative Antenne die neue Hauptantenne und die Diversityantenne, die den gleichen Sektor versorgt, wird die neue Nebenantenne.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Technik zur Abtastung von Antennen, durch die ein Empfänger des Nebensignals in einem Diversityempfänger verwendet werden kann, um die Signalgüte von Kommunikationssignalen zu überwachen, die von alternativen Antennen empfangen werden. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem der Nebensignalempfänger periodisch dazu verwendet wird, alternative Antennen zu überwachen, ungeachtet des Unterschieds der Signalgüte zwischen den Signalen, die von den Haupt- und Nebensignalempfängern empfangen werden, verwendet die vorliegende Erfindung den Nebensignalempfänger lediglich dann, wenn zwischen den Signalgütewerten der Kommunikationssignale, die von den Haupt- und Nebensignalempfängern empfangen werden, eine ausreichende Differenz vorhanden ist. Auf diese Weise reduziert die vorliegende Erfindung die Möglichkeit einer verschlechterten Signalgüte des im Hauptsignalempfänger empfangenen Signals, die aus einem Schwund des Signals während des Zeitintervalls zur Überwachung der alternativen Antennen resultieren könnte.
Fig. 3 erläutert ein beispielhaftes logisches Ablaufdiagramm von Schritten, die von einem Diversityempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Ähnlich zur obigen Erläuterung enthält eine Basisstelle mehrere Antennen und einen Diversityempfänger mit zwei Signalempfängern. Ein Kommunikationssignal wird in einem ersten Signalempfänger von einer ersten Antenne und in einem zweiten Signalempfänger von einer zweiten Antenne empfangen (301). Für die Zwecke dieser Erläuterung wird angenommen, dass die erste Antenne die momentane Hauptantenne und die zweite Antenne die momentane Nebenantenne ist. Der Diversityempfänger misst anschließend eine Pegelübergangsrate des im ersten Signalempfänger empfangenen Signals (303). Wie in der Technik bekannt ist, ist die Pegelübergangsrate die Anzahl, wie oft die Amplitude eines empfangenen Kommunikationssignals pro Zeiteinheit (z. B. pro Sekunde) in einem ansteigenden positiven Sinn durch einen Schwellenwert geht (z.B. der erwartete quadratische Mittelwertpegel des Signals). Die Pegelübergangsrate liefert ein Mittel zum Abschätzen der Geschwindigkeit, mit der sich eine Kommunikationseinheit im Versorgungsgebiet der Basisstelle bewegt.
Zusätzlich zur Messung der Pegelübergangsrate des im ersten Signalempfänger empfangenen Signals misst der Diversityempfänger einen ersten Signalgütewert (z.B. RSSI) für die während eines ersten Zeitintervalls in den ersten und zweiten Signalempfängern empfangenen Signale (305). Somit misst der Diversityempfänger zwei Signalgütewerte (SQMs), jeweils einen für jedes Signal, das an jedem Signalempfänger empfangen wird. In einer bevorzugten Ausführung beträgt das Zeitintervall der Messung ungefähr 500 Mikrosekunden. In ähnlicher Weise misst der Diversityempfänger anschließend einen zweiten Signalgütewert für die während eines zweiten Zeitintervalls in den ersten und zweiten Signalempfängern empfangenen Signale (307). In einer bevorzugten Ausführung umfasst das zweite Zeitintervall das Intervall von 500 Mikrosekunden, das dem ersten Intervall folgt.
Beim Erhalt der Signalgütewerte für die in den Signalempfängern während der beiden Zeitintervalle empfangenen Signale bestimmt der Diversityempfänger die Anstiege der Gütewerte für jeden Signalempfänger (309). Die Anstiege der Gütewerte (QM) werden bestimmt, indem der während des ersten Zeitintervalls gemessene Signalgütewert von dem entsprechenden Signalgütewert, der im zweiten Zeitintervall gemessen wurde, subtrahiert wird. Das heißt
QM-Anstieg&sub1; = SQM&sub1;(zweites Intervall) - SQM&sub1;(erstes Intervall) und
QM-Anstieg&sub2; = SQM&sub2;(zweites Intervall) - SQM&sub2;(erstes Intervall)
wobei der Index dem jeweiligen Signalempfänger entspricht. Die Anstiege geben an, ob sich die Signalgüte der in jedem Empfänger empfangenen Signale verbessert oder verschlechtert. Somit gilt, je größer der Anstieg des Gütewerts ist, desto besser ist die erwartete Signalgüte des empfangenen Signals.
Nach der Messung der QM-Anstiege bestimmt der Diversityempfänger, ob sich die während des zweiten Zeitintervalls gemessenen Signalgütewerte um einen Schwellenwert unterscheiden. In einer bevorzugten Ausführung enthält diese Bestimmung das Vergleichen des RSSI-Werts, der für jedes Signal während des zweiten Zeitintervalls gemessen wurde, und das Bestimmen, ob der RSSI-Wert für das von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals um den Schwellenwert größer ist als der RSSI-Wert für das von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signals, wie oben beschrieben wurde. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, bestimmt der Diversityempfänger, ob der erste Anstieg des Gütewerts größer als der zweite Anstieg des Gütewerts ist. Ein numerisch größerer erster Anstieg des Gütewerts gibt an, dass die Signalgüte des von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signals sich entweder in bezug auf die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals verschlechtert, sich in einem geringerem Maß als die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals verschlechtert oder sich in einem geringerem Maß als die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals verbessert. Wenn z.B. QM-Anstieg&sub1; = -3 und QM-Anstieg&sub2; = -7, verschlechtert sich die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals in einem geringerem Maß als die Signalgüte des von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signals. Wenn in ähnlicher Weise QM-Anstieg&sub1; = 5 und QM-Anstieg&sub2; = 3, verbessert sich die Signalgüte des von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signals in einem geringeren Maß als die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals.
Wenn der Anstieg des ersten Gütewerts größer als der Anstieg des zweiten Gütewerts ist, bestimmt der Diversityempfänger, ob der erste Anstieg des Gütewerts positiv ist (315). Ein positiver Anstieg gibt an, dass sich die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals verbessert, wodurch eine Gelegenheit angezeigt wird, den zweiten Signalempfänger für Zwecke der Antennenabtastung zu verwenden. In einer bevorzugten Ausführung sind Bestätigungsreaktionen auf die Entscheidungsblöcke (311, 313, 315) erforderlich, bevor der zweite Signalempfänger an die alternativen Antennen angeschlossen wird (317). Die Bestätigungsreaktionen zeigen an, dass die von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signale in bezug auf die von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signale zu schwinden beginnen. Indem der zweite Signalempfänger an die alternativen Antennen geschaltet wird, wenn die von der Nebenantenne empfangenen Signale zu schwinden beginnen, kann die vorliegende Erfindung eine maximale Zeitdauer zum Messen der Signalgütewerte der von den anderen Antennen empfangenen Signale verwenden, ohne den Wirkungsgrad der Schwundminderung des Diversityempfänger wesentlich zu verschlechtern. Wenn in der bevorzugten Ausführung die Reaktion auf einen der Entscheidungsblöcke (311, 313, 315) negativ ist, endet der logische Ablauf (325). Wie jedoch oben in Bezug auf Fig. 1 erläutert wurde, die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik unter weniger zwingenden Bedingungen (z.B. wenn die Signalgüte des von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signals um einen Schwellenwert besser ist als die Signalgüte des von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signals und/oder wenn der Anstieg des Gütewerts, der dem von der momentanen Hauptantenne empfangenen Signal zugehörig ist, größer ist als der Anstieg des Gütewerts, der dem von der momentanen Nebenantenne empfangenen Signal zugehörig ist).
Wenn die drei Bedingungen (311, 313, 315) erfüllt sind, wird der zweite Signalempfänger von der momentanen Nebenantenne getrennt und anschließend mit den alternativen Empfangsantennen verbunden. Die Zeitdauer, während der der zweite Signalempfänger mit den alternativen Antennen verbunden bleibt, könnte von der Differenz der Signalgütewerte abhängen, wie mit Bezug auf Fig. 1 erläutert wurde, oder von der Pegelübergangsrate des am ersten Signalempfänger empfangenen Signals. Im letzeren Fall entspricht eine höhere Pegelübergangsrate einer kürzeren Zeitdauer zum Überwachen der alternativen Antennen. Beim Verbinden des zweiten Signalempfängers mit den alternativen Antennen misst der Diversityempfänger die Signalgütewerte (z.B. den RSSI-Wert) für die von den alternativen Antennen empfangenen Signale (319). Nach dem Ablauf der Messperiode der alternativen Antennen vergleicht der Diversityempfänger die Signalgütewerte aller gemessenen Antennen (321) und wählt die Antenne, die das Signal mit dem höchsten Signalgütewert liefert, als neue Hauptantenne und die Antenne, die das Signal mit dem zweithöchsten Signalgütewert liefert, als neue Nebenantenne (321). In Abhängigkeit von den speziellen Umständen (z. B. Geschwindigkeit der Kommunikationseinheit) könnte diese Auswahl keine Änderung bei den Haupt- und Nebenantennen zur Folge haben.
Wenn die neuen Haupt- und Nebenantennen gewählt sind, wird der erste Signalempfänger mit der neuen Hauptantenne verbunden (323) und der zweite Signalempfänger wird mit der neuen Nebenantenne verbunden (323). In einer alternativen Ausführung könnte jedoch der zweite Signalempfänger mit der neuen Hauptantenne verbunden werden, während der erste Signalempfänger mit der neuen Nebenantenne verbunden wird. Der Diversityempfänger setzt dann den Empfang des Kommunikationssignals unter Verwendung der neuen Haupt- und. Nebenantennen fort und der logische Ablauf endet (325).
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Einrichtung, um aus mehreren Antennen zwei Antennen auszuwählen, über die ein Kommunikationssignal empfangen werden soll. Bei dieser Erfindung kann ein Signalempfängerzweig eines Doppelzweig-Diversityempfängers verwendet werden, um ein Kommunikationssignal von einer Hauptantenne zu empfangen, während der andere Signalempfängerzweig effektiv verwendet wird, um die Signalgüte der von den anderen Antennen empfangenen Signale zu überwachen, ohne eine bedeutende Verschlechterung des Wirkungsgrads der Schwundminderung des Diversityempfängers einzuführen. Im Unterschied zu den Techniken der periodischen Abtastung des Standes der Technik, erfordert die vorliegende Erfindung, dass sich die Signalgüte des von einem Signalempfänger empfangenen Signals um einen Schwellenwert von der Signalgüte des von dem anderen Signalempfänger empfangenen Signals unterscheidet, bevor die Abtastoperation ausgeführt wird. Auf diese Weise gewährleistet die vorliegenden Erfindung eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass das Signal, das zur Verarbeitung durch den Diversityempfänger empfangen und verwendet wird, auf einem ausreichenden Signalgütepegel bleibt, während der gewählte Signalempfänger die anderen Antennen bei dem Versuch überwacht, die beiden optimalen Antennen zu identifizieren, über die der Empfang des Kommunikationssignals fortgesetzt wird. Für die Entscheidung, den gewählten Signalempfänger auf der Grundlage einer relativen Signalgütedifferenz mit den anderen Antennen zu verbinden, schafft die vorliegende Erfindung eine maximale Zeitdauer zum Überwachen der anderen Antennen, während der Wirkungsgrad der Schwundminderung beibehalten wird.

Claims

1. Verfahren, um aus mehreren Antennen (101-106) zwei Antennen auszuwählen, über die in einer Basisstelle, die wenigstens zwei Signalempfänger enthält, ein Kommunikationssignal empfangen werden soll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:

(a) Messen (305, 307) eines ersten Signalgütewerts für ein Kommunikationssignal, das von einer ersten Antenne aus den mehreren Antennen empfangen wird, und eines zweiten Signalgütewerts für das Kommunikationssignal, das von einer zweiten Antenne aus den mehreren Antennen empfangen wird;

(b) Verbinden (317) eines Signalempfängers aus den wenigstens zwei Signalempfängern mit einer dritten Antenne aus den mehreren Antennen, wenn der erste Signalgütewert sich um einen Schwellenwert von dem zweiten Signalgütewert unterscheidet;

(c) Messen (319) eines dritten Signalgütewerts für das Kommunikationssignal, das von der dritten Antenne empfangen wird; und

(d) Wählen (321) einer Hauptantenne und einer Nebenantenne, über die empfangen werden soll, auf der Grundlage des ersten Signalgütewerts, des zweiten Signalgütewerts und des dritten Signalgütewerts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) ferner den Schritt enthält:

Verbinden (317) des Signalempfängers mit der dritten Antenne für eine vorgegebene Zeitdauer auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten Signalgütewert und dem zweiten Signalgütewert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner die folgenden Schritte umfassend:

(g) Verbinden (323) der Hauptantenne mit einem ersten Signalempfänger; und

(h) Verbinden (323) der Nebenantenne mit einem zweiten Signalempfänger.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (a) die folgenden Schritte umfasst:

a1) Messen (305) des ersten Signalgütewerts und des zweiten Signalgütewerts während eines ersten Zeitintervalls;

a2) Messen (307) eines dritten Signalgütewerts für das Kommunikationssignal, das von der ersten Antenne empfangen wird, und eines vierten Signalgütewerts für das Kommunikationssignal, das während eines zweiten Zeitintervalls von der zweiten Antenne empfangen wird;

a3) Subtrahieren des ersten Signalgütewerts vom dritten Signalgütewert, um einen ersten Anstieg des Signalgütewerts zu erzeugen (309); und

a4) Subtrahieren des zweiten Signalgütewerts vom vierten Signalgütewert, um einen zweiten Anstieg des Signalgütewerts zu erzeugen (309).

5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend:

Messen einer Pegelübergangsrate für das von der ersten Antenne empfangene Signal (303).

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt (b) (317) ferner den Schritt umfasst: Verbinden des Signalempfängers mit der dritten Antenne während einer vorgegebenen Zeitdauer, die auf der Pegelübergangsrate basiert.

7. Basisstelle mit mehreren Antennen (101-106);

gekennzeichnet durch:

einen ersten Signalempfänger (112), der mit einer ersten Antenne (102) aus den mehreren Antennen verbunden ist, die das Kommunikationssignal empfängt;

einen zweiten Signalempfänger (113), der mit einer zweiten Antenne (103) aus den mehreren Antennen verbunden ist, die ein Kommunikationssignal empfängt;

ein Detektormittel (150), das mit dem ersten Signalempfänger (112) und mit dem zweiten Signalempfänger (113) verbunden ist, zum Messen eines ersten Signalgütewerts für das am ersten Signalempfänger empfangene Kommunikationssignal und eines zweiten Signalgütewerts für das am zweiten Signalempfänger empfangene Kommunikationssignal; und

ein Schaltermittel (119), das mit den mehreren Antennen (101-106), mit dem zweiten Signalempfänger (113) und mit dem Detektormittel (115) verbunden ist, zum Verbinden des zweiten Signalempfängers (113) mit einer dritten Antenne (101) aus den mehreren Antennen, wenn sich der erste Signalgütewert um einen Schwellenwert vom zweiten Signalgütewert unterscheidet.

8. Basisstelle nach Anspruch 7, wobei das Schaltermittel (119) außerdem mit dem ersten Signalempfänger (112) verbunden ist, die Basisstelle ferner ein Wählmittel (117) enthält, das mit dem Detektormittel (115) und mit dem Schaltermittel (119) verbunden ist, um das Schaltermittel (119) anzuweisen, auf der Grundlage gemessener Signalgütewerte den ersten -Signalempfänger (112) mit einer Hauptantenne (102) aus den mehreren Antennen (101- 106) und den zweiten Signalempfänger (113) mit einer Nebenantenne (103) aus den mehreren Antennen (101-106) zu verbinden.