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Broadcast Kanal und Random Access Verfahren bei Mobilfunksystemen mit adaptiven Antennen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018409D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 156K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Christian Menzel: AUTHOR

Abstract

Ein wesentliches Ziel beim Design vom neuen Mo- bilfunksystem und auch bei der Erweiterung von existierenden Mobilfunksystemen ist die weitere Verbesserung der spektralen Effizienz. Ein Mittel hierzu, welches immer mehr in den Mittelpunkt der Betrachtungen rückt, ist die Verwendung von adapti- ven Antennen. Diese Antennen vermögen es, ihre Strahlungscharakteristik dynamisch so zu verändern, dass z.B. die Hauptkeule (,,Beam“) der Antenne immer direkt zu einer Mobilstation zeigt und sie zusätzlich auch der Bewegung einer Mobilstation (innerhalb einer Zelle) folgt.

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Information / Kommunikation

Broadcast Kanal und Random Ac-cess Verfahren bei Mobilfunksys-temen mit adaptiven Antennen

Idee: Dr. Christian Menzel, München

Ein wesentliches Ziel beim Design vom neuen Mo-bilfunksystem und  auch  bei  der  Erweiterung  vonexistierenden Mobilfunksystemen ist die weitereVerbesserung  der  spektralen Effizienz.  Ein  Mittelhierzu, welches immer mehr in den Mittelpunkt derBetrachtungen rückt, ist die Verwendung von adapti-ven  Antennen.  Diese  Antennen  vermögen  es,  ihreStrahlungscharakteristik dynamisch so zu verändern,dass  z.B.  die  Hauptkeule (,,Beam“) der Antenneimmer direkt zu  einer  Mobilstation  zeigt  und  siezusätzlich  auch  der  Bewegung  einer Mobilstation(innerhalb einer Zelle) folgt.

Das Ziel des ,,Beam-Forming“ einer adaptiven An-tenne kann

1. eine Interferenz-Minimierung (hier wird dieStrahlungscharakteristik  dahingehend optimiert,dass Störer bestmöglich unterdrückt werden, in-dem die ,,Nullstellen“ der Strahlungscharakteris-tik in Richtung der Störer zeigen),

2. eine Sichtweiten-/Sendeleistungs-Optimierung(hier wird die Strahlungscharakteristik dahinge-hend optimiert, dass  eine  möglichst  schmale,,Antennenkeule“ (,,Beam“) direkt auf die Mobil-station  gerichtet  ist,  wodurch  bei  fester Sende-leistung  eine  größere  Reichweite erreicht wird)oder

3.     eine Kombination aus Beidem sein.

Je höher die Betriebsfrequenzen des Mobilfunksys-tems liegen, desto besser lässt sich die Strahlungs-charakteristik mit dem Ziel gemäß ,,2.“ optimierenund  desto  schmalere  Antennenkeulen  bzw.  destohöhere Antennengewinne lassen sich bei fester An-tennengröße realisieren.

Voraussetzung für den Betrieb von adaptiven Anten-nen ist eine  bidirektionale  Verbindung  zwischenMobilstation und Basisstation.  Dabei  ermittelt  z.B.der Empfänger der Basisstation (Mobilstation) konti-nuierlich  die  Herkunftsrichtung des empfangenenSignals  und  stellt  die  Empfangscharakteristik  derAntenne so ein, dass sie den maximalen Gewinn indieser  Richtung  hat.  Weiterhin  benutzt  auch  derSender  in  der  Basisstation  (Mobilstation)  die vomEmpfänger ermittelte Antennencharakteristik, ummöglichst optimal auch in Richtung der Mobilstation(Basisstation) zu senden.

Das  Problem  besteht  nun  darin,  dass es in jedemMobilfunksystem  immer  auch  Kanäle gibt (Broad-cast  Kanäle  BCCH,  Paging  Kanäle  PCH, RandomAccess Kanäle RACH), welche keinen bidirektiona-

len Charakter haben (d.h. wo unbekannt ist, wo sichdie  Empfänger  (Mobilstationen) befinden (BCCHund PCH) bzw. wo unbekannt ist, aus welcher Rich-tung ein Signal grob zu erwarten ist (RACH)). Beidiesen Kanälen kann der mit der adaptiven Antenneerreichbare Antennengewinn insbesondere nichtgenutzt werden, um die Reichweite (Zellradius) zumaximieren. Für den BCCH und PCH bedeutet dies,dass die Basisstation mit einer um den nicht nutzba-ren Antennengewinn höheren Sendeleistung sendenmüsste, um dennoch die Zelle vollständ...