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

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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...