Способ направленной передачи с обратной связью

Способ направленной передачи с обратной связью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам передачи и приема радиосигнала с применением адаптивной антенной решетки, и может использоваться в сотовых системах связи.

Необходимость повышения емкости является одной из наиболее актуальных проблем современных сотовых систем связи. В значительной степени это относится к емкости прямого канала - от базовой станции к пользователю, - по которому передаются большие объемы данных с высокой скоростью. Одним из наиболее эффективных способов повышения емкости прямого канала является использование многоэлементной передающей антенны или антенной решетки (АР).

Известны два основных способа передачи сигнала с помощью антенной решетки: способ направленной передачи и способ разнесенной передачи. Способ направленной передачи основан на использовании конфигурации антенной решетки с расстоянием между антенными элементами, примерно равным половине длины волны (d≈λ/2). Этот способ описан в статьях "Downlink Beamforming Concepts in UTRA FDD", Mirko Schacht, Armin Dekorsy, Peter Jung, Lucent Technologies, 5th November 2002 [1]; "Transformation Based Downlink Beamforming Techniques For Frequency Division Duplex Systems", Klaus Hugl, Juha Laurila, Ernst Bonek, Institut für Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik, Technische Universität, Wien, Austria [2]; "Downlink Beamforming Avoiding DOA Estimation For Cellular Mobile Communications", T.Aste, P.Forster, L.Fety, S.Mayrargue, Laboratoire Electronique & Communication, CNAM, France [3]; "Downlink Beamforming for DS-CDMA Mobile Radio with Multimedia Services Ying-Chang Liang", Senior Member, IEEE, Francois P.S.Chin, and K.J.Ray Liu, IEEE Transactions on Communications, Vol.49, No.7, July 2001 [4].

Способ разнесенной передачи использует антенные конфигурации с далеко разнесенными элементами (d значительно больше λ). Потенциально наиболее эффективным методом разнесенной передачи является так называемая когерентная разнесенная передача, при которой амплитуды и фазы сигнала в различных антеннах устанавливают таким образом, чтобы обеспечить максимальное отношение сигнал-шум в точке приема для данной реализации канала распространения. Однако практическая реализация когерентной разнесенной передачи подразумевает знание параметров канала распространения на передающей стороне. В системах связи с частотным дуплексом это подразумевает использование обратной связи с абонентской станции. Принципы разнесенной передачи описаны в "Transmission diversity with limited feedback information in fading channels". Chau, Y.A.; Shi-Hong Yu. Vehicular Technology Conference Proceedings. 2000, VTC 2000-Spring Tokyo. 2000 IEEE 51st, Volume: 2, 2000 [5]; "Physical layer procedures (FDD). 3GPP TS 25.214" [6].

При разнесенной передаче на приемном конце формируется сигнал, представляющий собой сумму сигналов, прошедших по независимым каналам распространения. За счет этого снижается фединг сигнала, увеличивается помехоустойчивость приема и, соответственно, емкость канала связи.

Один из эффективных методов использования двух далеко разнесенных передающих антенн представлен в стандарте 3GPP как разнесенная передача с замкнутой петлей [6]. При этом мобильная (абонентская) станция принимает пилот-сигналы, переданные с различных антенн, оценивает разность фаз между ними, квантует эту разность на два значения и передает по каналу обратной связи с помощью однобитной команды. Базовая станция получает эту команду и передает сигнал, предназначенный для данной абонентной станции, через обе антенны, устанавливая разность фаз в соответствии с полученной командой (разность фаз сигналов в передающих антеннах должна примерно компенсировать разность фаз сигналов, возникающую в канале распространения).

Данный способ является одним из наиболее эффективных способов использования двух передающих антенн с точки зрения сложности реализации и помехоустойчивости. Однако растущие потребности увеличения емкости прямого канала диктуют необходимость увеличения количества антенн. В случае разнесенной передачи это ведет, с одной стороны, к увеличению объема контрольных данных, передаваемых по каналу обратной связи, и необходимости модификации существующего стандарта, а с другой стороны, к значительному увеличению габаритов антенной системы, что признается разработчиками систем весьма нежелательным.

Поэтому внимание исследователей привлекает направленная передача, которая использует антенную решетку с близко расположенными элементами и повышает емкость прямого канала за счет ограничения пространственной области излучения сигнала. Преимуществом направленной передачи является значительное снижение уровня внутрисистемных помех, высокая помехоустойчивость в области низких значений отношения сигнал-шум, а также малые габариты антенной системы, см. например, [1] и "Advanced closed loop Tx diversity concept (eigenbeamformer)". Siemens. TSGR1#14(00)0853; "Description of the eigenbeamformer concept (update) and performance evaluation". Siemens. TSGR1#19 R1-01-0203 [7].

Для осуществления направленной передачи передатчик должен располагать информацией о канале связи. В системах связи с частотным дуплексом мгновенные характеристики прямого и обратного каналов связи различаются, и поэтому передатчик не имеет такой информации. Один из относительно простых способов направленной передачи основан на том, что некоторые усредненные характеристики прямого и обратного каналов одинаковы, например пространственное направление распространения сигнала. При данном подходе БС принимает сигнал пользователя, оценивает угол его прихода и при передаче сигнала прямого канала для данного пользователя формирует максимум диаграммы направленности в этом направлении (см. "Smart antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications", J.C.Liberti, JR.T.S.Rappaport./ Prentice Hall PTR. 1999 [8]). Недостаток данного способа заключается в том, что его эффективность значительно снижается в многолучевой ситуации. Вследствие многолучевости, как правило, существует несколько пространственных направлений, по которым переданный с базовой станции сигнал достигает абонентской станции. При этом сигналы, распространяющиеся по указанным направлениям, подвержены независимым замираниям. В системе связи с частотным дуплексом направления наилучшего распространения сигналов прямого и обратного каналов на текущем временном интервале могут не совпадать. Соответственно сигнал может быть передан в неоптимальном направлении и вследствие этого отношение сигнал-шум в точке приема будет низким. В связи с этим эффективность направленной передачи, основанной на оценке угла прихода сигнала в обратном канале, значительно ниже потенциально достижимого уровня.

Решение данной проблемы возможно за счет оценки необходимых параметров канала связи на абонентской станции и передачи указанной оценки на базовую станцию с помощью канала обратной связи. При этом в условиях быстро изменяющегося канала распространения требуется передавать по каналу обратной связи значительные объемы контрольных данных с высокой скоростью. Однако пропускная способность канала обратной связи является, как правило, ограниченной. Например, канал обратной связи, предусмотренный в 3GPP, имеет пропускную способность всего лишь 1500 бит в секунду. Данное обстоятельство является серьезным препятствием для реализации потенциально высокой эффективности направленной передачи в прямом канале.

Один из способов решения этой проблемы предложен компанией Siemens [7] как концепция формирования собственных лучей. При этом параметры канала связи делятся на медленно (long-term) и быстро меняющиеся (short-term). Это позволяет использовать большой временной промежуток для передачи наиболее объемной информации - медленно меняющихся параметрах. Слежение за быстро меняющимися параметрами канала выполняется с помощью менее объемной информации, которая передается на более коротком временном интервале. Этот способ наиболее близок по технической сущности к предлагаемому и принят за прототип.

Способ-прототип заключается в том, что

- с базовой станции посредством передатчика передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности на основе контрольной информации, получаемой от абонентской станции по каналу обратной связи,

- при этом на базовой и абонентской станциях осуществляют медленную и быструю обработку сигнала, причем медленную обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₁, а быструю обработку сигнала выполняют периодически с периодом Т₂, при этом Т₂ меньше T₁.

На абонентской станции периодически с периодом T₁ медленной обработки сигнала

- оценивают пространственный канал связи между базовой и абонентской станциями, причем данную оценку осуществляют с использованием пилот-сигналов, которые формируют посредством передатчика базовой станции и передают помимо информационного сигнала,

- оценивают ковариационную матрицу R пространственного канала связи,

- определяют набор собственных векторов и собственных значений ковариационной матрицы R пространственного канала,

- определяют множество сигнальных собственных векторов пространственного канала как М собственных векторов, соответствующих М наибольшим собственным значениям ковариационной матрицы R,

- множество сигнальных собственных векторов упорядочивают, квантуют и передают на базовую станцию по каналу обратной связи в течение периода медленной обработки T₁ в качестве долговременной контрольной информации,

- на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции упорядоченные квантованные значения сигнальных собственных векторов и запоминают их в том порядке, в котором они были приняты,

- на каждом периоде быстрой обработки Т₂ на абонентской станции оценивают энергию сигнала, соответствующую каждому из сигнальных собственных векторов, которые уже переданы на базовую станцию,

- в течение периода быстрой обработки Т₂ передают на базовую станцию порядковый номер доминантного собственного вектора, соответствующего максимальному значению энергии сигнала, в качестве кратковременной информации,

- на базовой станции принимают порядковый номер доминантного собственного вектора и при передаче информационного сигнала абонентской станции формируют диаграмму направленности в соответствии с доминантным собственным вектором.

Недостатком данного решения является очень большой объем передаваемой долговременной контрольной информации. В случае движения абонента с высокой скоростью обновление долговременной информации о параметрах канала связи может не успевать за действительным изменением этой информации. В результате эффективность направленной передачи будет заметно снижаться. Кроме того, канал обратной связи, не идеален, то есть имеет определенную вероятность ошибки при передаче по нему информации. Например, в литературе принято считать вероятность ошибки в канале обратной связи, равной 4% (см. «Recommended simulation parameters for Tx diversity simulations». Nokia. TSGR1#14(00)0867 [9]). При большом объеме передаваемой долговременной контрольной информации велика вероятность ее повреждения. Собственные векторы, передаваемые по обратной связи в прототипе, особенно чувствительны к ошибкам, и даже ошибка в одном бите способна полностью исказить передаваемую информацию. Этим фактором обусловлено значительное снижение эффективности направленной передачи, выполняемой способом прототипа на практике.

Другой недостаток заключается в том, что использование в качестве весовых коэффициентов собственных векторов в многолучевом канале нередко приводит к формированию достаточно широких диаграмм направленности, что увеличивает область рассеяния и, соответственно, повышает уровень многолучевых помех прямого канала.

Задача, которую решает предлагаемый способ, - повышение пропускной способности системы связи за счет улучшения основных параметров направленной передачи с обратной связью: скорости слежения за изменениями пространственного канала связи и достоверности передачи контрольной информации.

Технический результат достигается двумя вариантами способа направленной передачи с обратной связью.

В обоих вариантах абонентская станция оценивает доминантные (преобладающие основные) пространственные направления распространения сигнала в прямом канале связи (от базовой станции к абонентской станции), соответствующие наибольшим значениям коэффициента передачи мощности сигнала. Информацию о доминантных пространственных направлениях распространения сигнала абонентская станция передает на базовую станцию по обратному каналу.

В первом варианте способа направленной передачи с обратной связью базовая станция передает сигнал абонентской станции, формируя по возможности узкую диаграмму направленности с максимумом в направлении, характеризующемся максимальным на текущий момент коэффициентом передачи.

В способе направленной передачи с обратной связью по первому варианту заключающийся в том, что с базовой станции посредством передатчика передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности на основе контрольной информации, получаемой от абонентской станции по каналу обратной связи, при этом на базовой и абонентской станциях осуществляют медленную и быструю обработку сигнала, причем медленную обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₁, а быструю обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₂, при этом T₂ меньше T₁, на абонентской станции периодически с периодом медленной обработки сигнала T₁ оценивают пространственный канал связи между базовой и абонентской станциями, причем данную оценку осуществляют с использованием пилот-сигналов, которые формируют посредством передатчика базовой станции и передают помимо информационного сигнала, согласно изобретению введены следующие операции:

на каждом периоде T₁ медленной обработки сигнала на абонентской станции

- оценивают пространственные направления распространения сигнала от базовой станции к абонентской станции,

- выбирают М доминантных направлений распространения сигнала из указанных оцененных пространственных направлений распространения сигнала, которые характеризуются наибольшей принимаемой энергией сигнала,

- полученные М оценок доминантных направлений распространения сигнала упорядочивают, квантуют, подвергают помехоустойчивому кодированию, формируя, таким образом, последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала,

- последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве долговременной контрольной информации,

на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала, декодируют их, и запоминают в том порядке, в котором они были приняты,

на каждом периоде быстрой обработки Т₂ на абонентской станции

- оценивают энергию сигнала, соответствующую каждому из М доминантных направлений распространения сигнала, оценки которых уже переданы на базовую станцию,

- оценивают значение энергии принимаемого сигнала на следующем периоде быстрой обработки для каждого из М доминантных направлений распространения сигнала, используя для этого оценки энергии сигнала, сформированные на нескольких предыдущих периодах быстрой обработки,

- определяют наилучшее направление для передачи сигнала как доминантное направление распространения сигнала, которому соответствует максимальное оцененное значение энергии сигнала, и номер этого направления в упорядоченной последовательности оценок М доминантных направлений распространения сигнала передают по обратному каналу на базовую станцию в качестве кратковременной контрольной информации,

- на базовой станции принимают порядковый номер наилучшего направления для передачи сигнала, и передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

Базовая станция может принимать порядковый номер наилучшего направления для передачи сигнала и передать информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

Базовая станция может принимать порядковый номер наилучшего направления для передачи сигнала и передавать основную часть мощности информационного сигнала абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении, а остальную часть мощности равномерно распределять для передачи в остальных М минус 1 доминантных направлениях.

Оценку М доминантных направлений распространения сигнала от базовой к абонентской станции относительно антенной решетки базовой станции выполняют на абонентской станции, например, на основании приема пилот-сигналов, переданных с различных антенных элементов антенной решетки базовой станции и известной конфигурации антенной решетки, либо на основании приема К пилот-сигналов, передаваемых с базовой станции с различными диаграммами направленности.

При М равном 1 на мобильной станции полученную одну оценку доминантного направления распространения сигнала квантуют и передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве контрольной информации, на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции оценку доминантного направления распространения сигнала и передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

Во втором варианте способа направленной передачи базовая станция передает сигнал абонентской станции одновременно во всех доминантных направлениях, устанавливая между ними амплитудно-фазовые соотношения, обеспечивающие максимальную мощность сигнала в точке приема.

В способ направленной передачи с обратной связью по второму варианту, заключающийся в том, что с базовой станции посредством передатчика передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности на основе контрольной информации, получаемой от абонентской станции по каналу обратной связи, при этом на базовой и абонентской станциях осуществляют медленную и быструю обработку сигнала, причем медленную обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₁, а быструю обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₂, при этом Т₂ меньше T₁, на абонентской станции периодически с периодом медленной обработки сигнала T₁ оценивают пространственный канал связи между базовой и абонентской станциями, причем данную оценку осуществляют с использованием пилот-сигналов, которые формируют посредством передатчика базовой станции и передают помимо информационного сигнала, согласно изобретению введены следующие операции:

на каждом периоде T₁ медленной обработки сигнала на абонентской станции

- оценивают пространственные направления распространения сигнала от базовой станции к абонентской станции,

- выбирают М доминантных направлений распространения сигнала из указанных оцененных пространственных направлений, которые характеризуются наибольшей принимаемой энергией сигнала,

- полученные М оценок доминантных направлений распространения сигнала упорядочивают, квантуют, подвергают помехоустойчивому кодированию, формируя, таким образом, последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала,

- последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве долговременной контрольной информации - на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала, декодируют их и запоминают в том порядке, в котором они были приняты,

на каждом периоде Т₂ быстрой обработки сигнала на абонентской станции

- оценивают значения отношений амплитуд и разностей фаз между компонентами сигнала, принятыми с различных доминантных направлений распространения сигнала,

- полученные оценки квантуют и передают по обратному каналу на базовую станцию в качестве кратковременной контрольной информации,

на базовой станции

- получают оценки значений отношений амплитуд и разностей фаз и передают информационный сигнал абонентской станции в М доминантных направлениях распространения сигнала, устанавливая значения отношений амплитуд и разностей фаз между компонентами сигнала, передаваемыми в различных направлениях, в соответствии с полученными оценками таким образом, чтобы максимизировать мощность сигнала в точке приема.

Оценку М доминантных направлений распространения сигнала от базовой к абонентской станции выполняют на основании приема пилот-сигналов, переданных с различных антенных элементов антенной решетки базовой станции, и известной конфигурации антенной решетки, либо на основании приема К пилот-сигналов, передаваемых с базовой станции с различными диаграммами направленности.

При М, равном 1, на мобильной станции полученную одну оценку доминантного направления распространения сигнала квантуют и передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве контрольной информации, на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции оценку доминантного направления распространения сигнала и передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

На каждом периоде быстрой обработки сигнала Т₂ на абонентской станции возможна оценка только значения разности фаз между компонентами сигнала, принятыми с различных доминантных направлений распространения сигнала, полученные оценки квантуют и передают по обратному каналу на базовую станцию в качестве кратковременной контрольной информации, при этом на базовой станции получают оценки разности фаз и передают информационный сигнал абонентской станции в М доминантных направлениях распространения сигнала, устанавливая значения разности фаз между компонентами сигнала, передаваемыми в различных направлениях, в соответствии с полученными оценками, таким образом, чтобы максимизировать мощность сигнала в точке приема.

Сопоставительный анализ первого и второго вариантов способа направленной передачи с обратной связью с прототипом показывает, что предлагаемые решения существенно отличаются от прототипа, так как позволяет повысить пропускную способность системы связи за счет улучшения основных параметров направленной передачи: скорости слежения за изменениями пространственного канала связи и достоверности передачи контрольной информации.

Сопоставительный анализ заявляемых первого и второго вариантов способа с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения. Следовательно, заявляемый способ направленной передачи с обратной связью отвечает критериям "новизна", "техническое решение задачи", "существенные отличия" и обладает неочевидностью решения.

Для пояснения сущности предлагаемого решения приводятся следующие графические материалы:

Фиг.1,а - иллюстрация предлагаемого способа направленной передачи.

Фиг.1,b - иллюстрация соотношения между длинным и коротким временными интервалами.

Фиг.2 - структура передатчика базовой станции при первом варианте оценки доминантных направлений.

Фиг.3 - структура приемника абонентской станции.

Фиг.4 - функциональная схема блока медленной обработки сигнала при первом способе оценки доминантных направлений.

Фиг.5 - функциональная схема узла оценки канала связи.

Фиг.6 - иллюстрация процесса оценивания (предсказания) по первому варианту быстрой обработки сигнала.

Фиг.7 - пример диаграмм направленности пилот-сигналов.

Фиг.8 - структура передатчика базовой станции при втором варианте оценки доминантных направлений.

Фиг.9 - функциональная схема блока медленной обработки сигнала при втором способе оценки доминантных направлений.

Фиг.10 - характеристики помехоустойчивости.

Фиг.11 - результаты моделирования в условиях неидеального канала обратной связи.

Фиг.12 - результаты моделирования в условиях, максимально приближенных к реальным условиям сотовой системы связи 3GPP.

Фиг.13 - вариант временной диаграммы работы предлагаемого способа.

Фиг.14 - конвейерная организация алгоритма медленной обработки.

Фиг.15 - способ снижения необходимого количества ненаправленных пилот-сигналов.

Предлагаемый способ состоит в том, что абонентская станция оценивает доминантные (преобладающие) пространственные направления прямого канала связи (от базовой станции к абонентской), соответствующие наибольшим значениям коэффициента передачи мощности сигнала. Полученную информацию о доминантных пространственных направлениях абонентская станция передает на базовую станцию.

В первом варианте способа направленной передачи с обратной связью базовая станция передает сигнал абонентской станции, переключая направление передачи сигнала между доминантными направлениями, выбирая направление с максимальным на текущий момент коэффициентом передачи.

Способ направленной передачи с обратной связью по первому варианту заключается в том, что

- с базовой станции посредством передатчика передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности на основе контрольной информации, получаемой от абонентской станции по каналу обратной связи,

- при этом на базовой и абонентской станциях осуществляют медленную и быструю обработку сигнала, причем медленную обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₁, а быструю обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₂, при этом T₂ меньше T₁,

- периодически с периодом медленной обработки сигнала T₁ на абонентской станции оценивают пространственный канал связи между базовой и абонентской станциями, причем данную оценку осуществляют с использованием пилот-сигналов, которые формируют посредством передатчика базовой станции и передают помимо информационного сигнала,

- оценивают пространственные направления распространения сигнала от базовой станции к абонентской станции,

- выбирают М доминантных направлений распространения сигнала из указанных оцененных пространственных направлений, которые характеризуются наибольшей принимаемой энергией сигнала,

- полученные М оценок доминантных направлений распространения сигнала упорядочивают, квантуют, подвергают помехоустойчивому кодированию, формируя, таким образом, последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала,

- последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве долговременной контрольной информации,

- на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала, декодируют их и запоминают в том порядке, в котором они были приняты,

на каждом периоде быстрой обработки сигнала T₂ на абонентской станции

- оценивают энергию сигнала, соответствующую каждому из М доминантных направлений распространения сигнала, оценки которых уже переданы на базовую станцию,

- оценивают значение энергии принимаемого сигнала на следующем периоде быстрой обработки для каждого из М доминантных направлений распространения сигнала, используя для этого оценки энергии сигнала, сформированные на нескольких предыдущих периодах быстрой обработки,

- определяют наилучшее направление для передачи сигнала как доминантное направление распространения сигнала, которому соответствует максимальное оцененное значение энергии сигнала, и номер этого направления в упорядоченной последовательности оценок М доминантных направлений распространения сигнала передают по обратному каналу на базовую станцию в качестве кратковременной контрольной информации - на базовой станции принимают порядковый номер наилучшего направления для передачи сигнала и передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

При этом базовая станция может либо принимать порядковый номер наилучшего направления для передачи сигнала и передать информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении, либо базовая станция может принимать порядковый номер наилучшего направления для передачи сигнала и передавать основную часть мощности информационного сигнала абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении, а остальную часть мощности равномерно распределять для передачи в остальных М минус 1 доминантных направлениях.

Оценку М доминантных направлений распространения сигнала от базовой к абонентской станции относительно антенной решетки базовой станции выполняют на абонентской станции, например, на основании приема пилот-сигналов, переданных с различных антенных элементов антенной решетки базовой станции и известной конфигурации антенной решетки, либо на основании приема К пилот-сигналов, передаваемых с базовой станции с различными диаграммами направленности.

При М, равном 1, на мобильной станции полученную одну оценку доминантного направления распространения сигнала квантуют и передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве контрольной информации, на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции оценку доминантного направления распространения сигнала и передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

Во втором варианте способа направленной передачи базовая станция передает сигнал абонентской станции одновременно во всех доминантных направлениях, устанавливая разность фаз между ними, обеспечивающую когерентное сложение соответствующих компонент сигнала в точке приема.

Способ направленной передачи с обратной связью по второму варианту заключается в том, что

- с базовой станции посредством передатчика передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности на основе контрольной информации, получаемой от абонентской станции по каналу обратной связи,

- при этом на базовой и абонентской станциях осуществляют медленную и быструю обработку сигнала, причем медленную обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₁, а быструю обработку сигнала выполняют периодически с периодом T₂, при этом T₂ меньше T₁,

- периодически с периодом медленной обработки сигнала Т₁ на абонентской станции,

- оценивают пространственный канал связи между базовой и абонентской станциями, причем данную оценку осуществляют с использованием пилот-сигналов, которые формируют посредством передатчика базовой станции и передают помимо информационного сигнала,

- оценивают пространственные направления распространения сигнала от базовой станции к абонентской станции,

- выбирают М доминантных направлений распространения сигнала из указанных оцененных пространственных направлений, которые характеризуются наибольшей принимаемой энергией сигнала,

- полученные М оценок доминантных направлений распространения сигнала упорядочивают, квантуют, подвергают помехоустойчивому кодированию, формируя таким образом последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала,

- последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве долговременной контрольной информации,

- на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции последовательность упорядоченных оценок М доминантных направлений распространения сигнала, декодируют их и запоминают в том порядке, в котором они были приняты,

на каждом периоде Т₂ быстрой обработки сигнала на абонентской станции

- оценивают значения отношений амплитуд и разностей фаз между компонентами сигнала, принятыми с различных доминантных направлений распространения сигнала,

- полученные оценки квантуют и передают по обратному каналу на базовую станцию в качестве кратковременной контрольной информации,

на базовой станции получают оценки значений отношений амплитуд и разностей фаз и передают информационный сигнал абонентской станции в М доминантных направлениях распространения сигнала, устанавливая значения отношений амплитуд и разностей фаз между компонентами сигнала, передаваемыми в различных направлениях, в соответствии с полученными оценками, таким образом, чтобы максимизировать мощность сигнала в точке приема.

Оценку М доминантных направлений распространения сигнала от базовой к абонентской станции относительно антенной решетки базовой станции выполняют на абонентской станции, например, на основании приема пилот-сигналов, переданных с различных антенных элементов антенной решетки базовой станции и известной конфигурации антенной решетки, или на основании приема К пилот-сигналов, передаваемых с базовой станции с различными диаграммами направленности.

При М, равном 1, на мобильной станции полученную одну оценку доминантного направления распространения сигнала квантуют и передают по обратному каналу от абонентской к базовой станции в качестве контрольной информации, на базовой станции получают по обратному каналу от абонентской станции оценку доминантного направления распространения сигнала и передают информационный сигнал абонентской станции, формируя диаграмму направленности с максимумом в данном направлении.

На каждом периоде быстрой обработки сигнала Т₂ на абонентской станции возможна оценка только значения разности фаз между компонентами сигнала, принятыми с различных доминантных направлений распространения сигнала, полученные оценки квантуют и передают по обратному каналу на базовую станцию в качестве кратковременной контрольной информации, при этом на базовой станции получают оценки разности фаз и передают информационный сигнал абонентской станции в М доминантных направлениях распространения сигнала, устанавливая значения разности фаз между компонентами сигнала, передаваемыми в различных направлениях, в соответствии с полученными оценками, таким образом, чтобы максимизировать мощность сигнала в точке приема.

Заявляемый способ использует оценивание доминантных (преобладающих) пространственных направлений распространения сигнала от базовой станции к абонентской станции, соответствующих наибольшим значениям коэффициента передачи мощности сигнала.

На Фиг.1,а проиллюстрирована ситуация, в которой сигнал распространяется от базовой станции к абонентской станции по двум лучам, обусловленным наличием двух отражающих объектов. Этим лучам соответствуют два доминантных угловых направления θ₁ и θ₂ распространения сигнала относительно антенной решетки базовой станции. Вследствие перемещения абонентской станции набор этих направлений изменяется в процессе сеанса связи. Вместе с тем вследствие замираний изменяются коэффициенты передачи сигнала связи в направлениях θ₁ и θ₂. Поэтому при направленной передаче необходимо следить как за набором доминантных направлений, так и за наилучшим на текущий момент направлением передачи из набора доминантных направлений.

Набор направлений θ₁ и θ₂ изменяется относительно медленно и может служить долговременной контрольной информацией о канале связи. Поэтому оценка и передача этой относительно стабильной информации на базовую станцию выполняются на относительно длинном временном интервале T₁, который представляет собой период медленной обработки сигнала. Объем данной информации оказывается небольшим и, что существенно, не зависит от числа антенных элементов. Например, при представлении уг