BR0011968B1 - Equipamento e método para ajustar um limite de relação sinal/interferência (sir) - Google Patents

Description

"EQUIPAMENTO E MÉTODO PARA AJUSTAR UM LIMITE DE RELAçãO SINAL/INTERFERÊNCIA (SIR)" HISTÓRICO DA INVENçãO

Campo da Invenção A presente invenção está relacionada a um sistema de comunicações sem fio. Em particular, a presente invenção descreve um sistema de controle de potência em malha fechada.

Descrição da Técnica Correlacionada A invenção descrita no presente documento é apresentada dentro de um contexto de um sistema de comunicações de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA) . No entanto, os técnicos na área notarão que a invenção pode ser adaptada para uso em todos os tipos de sistemas de comunicação sem fio, especialmente sistemas de taxa elevada em que a transmissão de dados pode resultar em uma falta de potência de transmissão suficiente para assegurar a transmissão confiável de todas as informações.

1.Técnicas de Modulação CDMA 0 uso de técnicas de modulação de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA) constitui uma dentre diversas técnicas para facilitar as comunicações em sistemas de comunicação sem fio de grande escala. Outras técnicas para sistemas de comunicação de acesso múltiplo, tais como a de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA) e acesso múltiplo por divisão de frequência (FDMA) são conhecidas pelos técnicos na área. 0 uso de técnicas CDMA em um sistema de comunicações de acesso múltiplo está descrito na Patente U.S. No 4 901 307, intitulada "SPREAD SPECTRUM

MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", e na Patente U.S. No 5 103 459, intitulada "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", ambas em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporadas por referência. A medida que a comunicação sem fio se tornou mais comum, passou a ocorrer uma crescente demanda por sistemas de comunicações sem fio que possam transmitir informações digitais em taxas elevadas. Um método para o envio de dados em taxa elevada a partir de uma estação remota para uma estação base é o de permitir que a estação remota envie os dados utilizando as técnicas de espalhamento espectral do CDMA. Tal método permite que a estação remota transmita suas informações usando um pequeno conjunto de canais ortogonais, estando descrito em detalhes no Pedido Co- pendente de Patente U.S. No de Série 08/866 604, intitulado "HIGH DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência.

No entanto, a medida que mais clientes utilizam os sistemas de comunicação sem fio, o controle da potência ou energia usada para a transmissão de um sinal de comunicação se torna ainda mais importante. Caso um sinal de comunicação seja transmitido em um nível de potência muito elevado, a transmissão pode interferir com outras transmissões. Caso ele seja enviado em um nível de potência muito baixo, as informações contidas no sinal poderíam não ser recebidas com suficiente confiabilidade. Ademais, a transmissão de um sinal com a menor potência possível é desejável pois, entre outras coisas, pode ser economizada a potência da batería do transmissor em uma estação móvel. 2. Controle de Potência De um modo geral, as técnicas atuais de controle de potência "rápido" usadas em sistemas de comunicação sem fio em malha fechada consistem em uma malha interna e uma malha externa. Um método e um equipamento conhecidos e úteis para controlar a potência de transmissão desta forma estão descritos na Patente U.S. No 5 056 109, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. Outra técnica usada para controlar a potência de transmissão máxima por chaveamento (gating), capsulamento (capping) ou por ignorar um comando de controle de potência está descrita no Pedido de Patente U.S. No de Série 09/239 454, intitulado "METHOD AND

APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A

POTENTIALLY TRANSMISSION GATED OR CAPPED COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 28 de janeiro de 1999, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência.

Como mostrado na Figura la, a malha interna controla a potência de transmissão ao seguir uma relação sinal/interferência (SIR) desejada ou meta. Uma SIR meta é selecionada e, então, a SIR estimada para cada transmissão recebida por uma respectiva estação é comparada à SIR meta.

Caso a transmissão recebida esteja abaixo ou acima da SIR meta, um comando de controle em resposta ao aumento ou redução (up/down) de potência é enviado de volta ao transmissor para ajustar a potência de transmissão tal como mostrado na Figura lb. Devido ao fato de que tais aumentos de potência são usualmente efetuados em incrementos de ± 0,5 dB, os aumentos e reduções de potência apenas se aproximam da potência de transmissão ideal, tal como mostrado na Figura lc. A malha externa ajusta a SIR meta que é usada pela malha interna. Tipicamente, uma malha externa emprega um algoritmo que aumenta substancialmente a SIR meta caso a qualidade de um sinal recebido decodificado se degrade para abaixo de um nivel aceitável, usualmente acionada por uma detecção de erros de quadro ou uma taxa de erros de quadro (FER) inaceitavelmente elevada. No entanto, como será comentado a seguir, quando ocorre um desvanecimento profundo seletivo de um sinal transmitido, ou quando um transmissor não pode aumentar sua potência de transmissão, o aumento da SIR meta em qualquer grau não será uma resposta apropriada.

Um desvanecimento profundo seletivo é uma condição de desvanecimento profundo que é de curta duração.

Como mostrado na Figura 2a, em que a linha 202 representa a intensidade de um sinal recebido ideal e t representa o tempo, quando a intensidade do sinal recebido 204 se reduz de forma abrupta, levando desse modo a qualidade do sinal recebido a cair para fora de uma faixa aceitável 206, ocorreu uma condição de desvanecimento profundo seletivo.

Nos sistemas de controle de potência atuais, quando ocorre tal condição de desvanecimento profundo seletivo - levando a qualidade do sinal recebido 204 a se degradar - a SIR meta será elevada. Porém, devido à natureza temporária da condição de desvanecimento profundo seletivo, o aumento da SIR meta pode não ser uma resposta de comando de controle de potência apropriada, pois a causa da confiabilidade reduzida do sinal não se deve a uma SIR meta impropriamente aj ustada.

Outra limitação das técnicas de controle de potência atuais é a incapacidade de rastrear mudanças severas repentinas no percurso de propagação do sinal transmitido, pelo que são necessários grandes aumentos da potência de transmissão do sinal para que este seja recebido de forma confiável. Tal problema, aqui designado como um problema de overload crescente, está ilustrado na Figura 2b. Como mostrado, quando as exigências de variação de potência no sinal a ser seguido são grandes em comparação à frequência de atualização e tamanho do "degrau" das mudanças reais na potência, a quantização do sinal não pode ter seguimento. Apesar da SIR meta poder ser aumentada ou reduzida em degraus conforme requerido, tal pode não ser uma resposta correta e, mesmo que o seja, a mudança subsequente na potência de transmissão não será sempre adequada. Os sistemas atuais em geral limitam os ajustes de potência a aproximadamente ± 0,5 dB (independentemente da quantidade de degeneração no percurso de propagação). A condição de overload crescente ilustrada na Figura 2b mostra que quando a exigência de potência ideal P se eleva rapidamente, os aumentos de potência Pt em degrau dos sistemas atuais não podem atende-la.

Mais outra limitação dos sistemas atualmente conhecidos é a de que a malha interna continua a efetuar requisições de aumento de potência mesmo quando o sistema de comunicação não pode atender às requisições. Tal problema de teto de potência ocorre quando o transmissor é incapaz de aumentar a potência de transmissão. Como exemplo, as baterias do transmissor podem estar fracas, ou o amplificador do transmissor pode ser saturado caso seja usada mais potência. Em tais casos, podem ser feitas requisições repetidas para aumentar a potência pelo controle de potência em malha interna que não podem ser atendidas. Durante tal período quando a energia de transmissão está no limite (capped) , a SIR meta pode ser desnecessariamente aumentada pela malha externa pois o sinal é recebido com confiabilidade inadequada. O que se necessita é uma técnica de controle de potência que use um controle de potência em malha externa "mais esperto". O controle de potência em malha externa deve ser capaz de detectar eventos que proíbam que a potência de transmissão de um sinal seja aumentada ou reduzida. A malha externa deve também ser capaz de detectar o desvanecimento profundo seletivo, uma condição de overload crescente, ou sintomas do sistema que indiquem que o controle de potência em malha fechada não está respondendo corretamente a um problema de qualidade de sinal. Idealmente, a malha externa também seria capaz de aumentar ou reduzir a potência de forma proporcional ao problema detectado em seu inicio.

Resumo da Invenção De um modo geral, a presente invenção diz respeito a um método e um equipamento para controle de potência em malha fechada para uso em um sistema de comunicação sem fio. Mais especificamente, a presente invenção propicia um método e um equipamento para controle de potência em malha fechada que pode detectar uma condição de desvanecimento profundo seletivo, ou outra condição, que impede que o sistema de controle de potência em malha fechada responda adequadamente a uma perda de qualidade do sinal recebido. A invenção pode ser implementada em uma modalidade na forma de um equipamento para ajustar dinamicamente uma relação sinal/interferência (SIR) meta com base em informações sobre o desempenho de controle de potência de transmissão. Tal SIR meta é implementada no sistema de controle de potência em malha fechada de uma rede de comunicações sem fio. 0 sistema de controle de potência em malha fechada pode possuir uma malha interna e uma malha externa e incluir dispositivos de detecção para identificar padrões típicos de comandos de controle de potência em malha interna que indicam que irá ocorrer uma resposta fraca de controle de potência em malha fechada.

Tais padrões de comandos podem indicar que a malha interna não está coordenando corretamente os aumentos e reduções da potência de transmissão. 0 equipamento inclui dispositivos de controle de potência em malha externa para ajustar a SIR meta de acordo com informações recebidas concernentes ao desempenho anterior de controle de potência em malha fechada.

Em outra versão, a invenção pode se concretizar na forma de um método para ajustar a SIR meta de um sistema de controle de potência em malha fechada usado em uma rede de comunicações sem fio. Uma malha interna e uma malha externa caracterizam o sistema de controle de potência em malha fechada. Em uma modalidade do método, este compreende as etapas de gerar comandos de controle de potência em malha interna de acordo com uma comparação entre a SIR estimada e a SIR meta e ajustar a SIR meta de acordo com a SIR estimada. Tal método é seguido a menos que uma segunda métrica de qualidade indique que os comandos de potência em malha interna não são suficientes para a situação que está ocorrendo. Caso os comandos de potência em malha interna não sejam suficientes, o método ou suspende a SIR meta ou ajusta a SIR meta em uma quantidade menor que a quantidade pela qual seria efetuado o ajuste caso o ajuste fosse efetuado com base apenas na primeira métrica de qualidade.

Em outra modalidade, a segunda métrica de qualidade só é usada caso falhe uma verificação de conferência do último quadro de informações recebido, tal como uma falha da verificação de bit de verificação por redundância cíclica (CRC). A invenção propicia a seus usuários várias vantagens distintas. Tais vantagens são obtidas pois a malha externa do controle de potência em malha fechada é uma malha externa "inteligente". A malha externa pode detectar eventos que proíbam o aumento ou redução da potência de transmissão de um sinal e ajusta a SIR meta adequadamente. Outra vantagem é a de que a malha externa pode responder a uma condição de desvanecimento profundo seletivo, a uma condição de overload crescente, ou a sintomas de sistema que indicam que as respostas de comando do controle de potência em malha interna estão temporariamente deixando de seguir mudanças súbitas no percurso de propagação. Em mais outra modalidade, a malha externa da presente invenção sinaliza que deve ser iniciado um aumento ou redução de potência diretamente proporcional a um problema detectado.

Como será prontamente notado pelos técnicos na área, a invenção também propicia várias outras vantagens e benefícios que ficarão claros através da leitura da descrição que se segue da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos As características, objetivos e vantagens da presente invenção ficarão mais claros através da descrição detalhada apresentada a seguir, quando tomada em conjunto com os desenhos, nos quais referências numéricas similares identificam itens correspondentes e nos quais: A Figura la compara a SIR recebida para um sinal ao longo do tempo com a SIR meta; A Figura lb ilustra uma série típica de comandos de aumentar/reduzir (up/down) efetuados por um controle de potência em malha interna; A Figura lc compara a potência transmitida real Pt com a potência de transmissão ideal P como uma função de tempo; A Figura 2a ilustra um problema de desvanecimento profundo seletivo que pode ocorrer nos sistemas de comunicação sem fio; A Figura 2b ilustra um problema de overload crescente que pode ocorrer em sistemas de comunicação sem fio; A Figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando os componentes básicos de um sistema de comunicação sem fio de acordo com a presente invenção; A Figura 4 é um fluxograma de um método de controle de potência em malha externa de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 5 é um diagrama de blocos de uma modalidade da estação base 300 apresentada na Figura 1; e A Figura 6 é um diagrama de blocos de uma modalidade da estação móvel 306 apresentada na Figura 1 da presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas A natureza, objetivos e vantagens da invenção ficarão mais claros para os técnicos na área após consideração da descrição detalhada que se segue, em conexão com os desenhos anexos. Como foi acima mencionado, a invenção diz respeito a um método e um sistema para prover um controle de potência em circuito fechado melhorado em uma rede de telecomunicações. Métodos de Operação A Figura 3 mostra um sistema de comunicação sem fio no qual uma estação base 300 transmite um sinal de comunicação sem fio 302 para uma estação móvel 30 6. As transmissões a partir da estação base 300 para a estação móvel 306 são designadas como transmissões de enlace direto e as transmissões a partir da estação móvel 306 para a estação base 300 são conhecidas como sinais de enlace reverso. Em uma modalidade exemplar, os sinais de comunicação sem fio são transmitidos usando-se uma modulação de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA), descrita em detalhes nas Patentes U.S. Nos 4 901 307 e 5 103 459 e padronizada na norma provisória da Telecommunications Industry Association TIA/EIA/IS-95 A, intitulada "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System". No entanto, a presente invenção pode ser igualmente aplicada a qualquer sistema de comunicação sem fio empregando um sistema de controle de potência em circuito fechado. A Telecommunications Industry Association (TIA), em uma proposta à International Telecommunication Union (ITU) intitulada "THE CDMA 2000 ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION", propôs uma evolução do padrão IS-95 acima para prever a transmissão de dados em taxa elevada. De forma similar, a European Telecommunications Standards Industry (ETSI) propôs uma evolução alternativa em uma proposta à ITU intitulada "THE ETSI UMTS TERRESTRIAL ACCESS (UTRA) ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION". A presente invenção se adequa bem ao uso em sistemas baseados ou nas sugestões candidatas cdma2000 ou UTRA, uma vez que a transmissão de dados em taxa elevada resulta em uma falta de potência de transmissão suficiente para assegurar a transmissão confiável dos dados. Dessa forma, nas modalidades exemplares os sinais de enlace direto 302 podem ser sinais de dados CDMA de taxa elevada conhecidos pelos técnicos na área e descritos nos propostos cdma2000 ou UTRA.

Em uma modalidade, os sinais de enlace direto 302 podem incluir uma variedade de sinais distintos. Como exemplo, os sinais podem incluir sinais piloto que permitem a demodulação coerente pela estação móvel 306, sinais de dados de tráfego primários tais como dados de voz, sinais de dados suplementares de taxa elevada tais como transmissões de fac-simile e sinais de controle de potência. Será notado pelos técnicos na área que tais tipos de informações - informações que podem ser transmitidas dentro dos sinais de enlace direto 302 - não são inclusivos nem exclusivos. As informações e sinais podem variar em diferentes modalidades da presente invenção. Como exemplo, o enlace direto poderá não incluir dados de tráfego primário. Além disso, deve ficar claro que a presente invenção é igualmente aplicável ao controle de potência dos sinais de enlace reverso.

Na estação móvel 306, os sinais de enlace direto 302 são recebidos a partir da estação base 300 e demodulados. A estação móvel 306 determina a adequação da potência de sinal recebido dos sinais de enlace direto 302 tal como descrito em maiores detalhes a seguir. A potência do sinal recebido é adequada se a potência para cada quadro recebido for suficiente para permitir demodulação e decodificação confiáveis das informações contidas no sinal.

De acordo com a adequação determinada da energia do sinal recebido dos sinais de enlace direto 302, a estação móvel 306 gera uma série de comandos de controle de potência. Em uma modalidade, os comandos de controle de potência consistem de uma série de comandos de controle de potência (aumento/redução) de um bit aos quais a estação base 300 responde pelo aumento ou redução da energia de transmissão dos sinais de enlace direto 302. A estação móvel 306 estima a relação sinal/interferência - ou uma medida representativa a ela relacionada - para o sinal de enlace direto 302 e compara a relação sinal/interferência estimada a uma SIR meta. Caso a SIR estimada seja menor que a SIR meta, é enviado um sinal de comando de controle de potência para aumentar (up) , ordenando à estação base 300 que aumente a potência de transmissão dos sinais de enlace direto 302. Caso a SIR estimada seja maior que a SIR meta, é enviado um comando de controle de potência para reduzir (down), ordenando à estação base 300 que reduza a potência de transmissão do sinal de enlace direto 302. A SIR meta é ajustada para prover uma qualidade de sinal desejada, tal como uma taxa de erro de quadro desejada, uma taxa de erros de símbolos desejada, ou bit.

Tal qualidade de sinal desejada pode variar com base no tipo de serviço sendo provido através do sinal de enlace direto 302. Pode parecer estranho falar de um sinal recebido sendo de "qualidade muito elevada", porém deve ser lembrado que tal excesso de qualidade se iguala a energia desnecessária sendo empregada na transmissão dos sinais de enlace direto 302 para a estação móvel 306. O emprego de energia desnecessária resulta em uma degradação do serviço para todas as outras estações móveis servidas pela estação base 300 e em uma redução do número de estações móveis 306 que podem ser servidas pela estação base 300. Portanto, quando o nível de qualidade real dos sinais de enlace direto 302 recebidos varia a partir do nível de qualidade desejado, a SIR meta é modificada de tal forma que os sinais de enlace direto 302 sejam recebidos com o nível de qualidade desejado. 0 ajuste da SIR meta será adiante designado como o controle de potência em malha externa.

Controle de Potência em Malha Interna Em uma modalidade da presente invenção, a estação móvel 306 gera os comandos de controle de potência e os transmite juntamente com dados de tráfego e dados de símbolo piloto de volta a estação base 300 através dos sinais de enlace reverso 304. Em modalidades exemplares, os sinais de enlace reverso 304 são sinais CDMA transmitidos de acordo com as propostas candidatas ETSI UTRA, TIA cdma2000, ARIB W-CDMA, ou T1P1 WIMS. Tal como foi enfatizado acima, a presente invenção pode ser igualmente aplicada a outras formas de sinais CDMA e a outros esquemas de modulação, tais como TDMA ou GSM, usados em sistemas de controle de potência em malha fechada.

Usualmente, a estação base 300 recebe os comandos de controle de potência provenientes da estação móvel 306 e, em resposta a tais comandos, aumenta ou reduz a energia de transmissão dos sinais de enlace direto 302. No entanto, podem ocorrer casos em que os comandos de controle de potência em malha interna não podem ser seguidos por uma série de razões. Como exemplo, a estação base 300 não pode aumentar a energia dos sinais de enlace direto 302 em resposta a comandos de controle de potência caso a estação base 300 determine que uma alocação de energia adicional para transmissão de sinais de enlace direto 302 irá causar degradação inaceitável da transmissão de sinais para outras estações móveis servidas pela estação base 300. Caso a potência do enlace reverso esteja sendo controlada, uma batería fraca na estação móvel 306 pode impedir qualquer aumento da potência de transmissão.

Para determinar se a estação base 300 é capaz de responder aos comandos de controle de potência transmitidos, o número de comandos de "aumento" consecutivos enviados ao transmissor no sistema em malha fechada é monitorado em uma modalidade da presente invenção. Um número excessivo de comandos de "aumento" consecutivos é indicativo de uma condição de overload crescente ou da incapacidade do transmissor de aumentar a potência, tal como foi acima descrito. Quando tal comportamento for detectado, pode ser inibido o ajuste da SIR meta. Em outra modalidade, o número de comandos de "aumento" (Nup) consecutivos ou não, que ocorreram em um número predeterminado de comandos de controle de potência em malha interna anteriores pode ser usado para controlar a resposta em malha externa. Em outra modalidade, uma SIR

estimada de sinal de enlace direto 302 é comparada à SIR meta. Caso a diferença entre as duas supere um limite, é inibido o ajuste da SIR meta.

Em ambos os métodos acima descritos, as informações obtidas a partir do controle de potência em malha interna são usadas para determinar a SIR meta. As informações da malha interna são continuamente comunicadas à malha externa. E apesar de cada um dos métodos de malha interna ter sido descrito em várias modalidades utilizando comandos de aumentar/reduzir (up/down), tais métodos podem ser adaptados para uso em qualquer sistema utilizando retroalimentação rápida para um transmissor para ajustar a potência de transmissão em uma ou várias antenas, portadoras ou arranjos de antenas diretivas.

Controle de Potência em Malha Externa Pelo uso das informações de controle de potência em malha interna acima descritas, pode ser melhorado o desempenho do controle de potência em malha externa. Nos sistemas IS-95, a SIR meta é aumentada em 0,5 dB quando da detecção de um erro de quadro e é reduzida em 0,5 dB/99 quando um quadro é recebido de forma confiável. Sob condições de canal estáticas, tais ajustes à SIR meta resultam em uma taxa de erro de quadro de 1%. Nos sistemas IS-95, os erros de quadros são detectados por meio de uma verificação CRC, cuja implementação é bem conhecida pelos técnicos na área. No bloco 410 da Figura 4, a SIR meta é reduzida em uma quantidade predeterminada quando da detecção de um quadro recebido de forma confiável no bloco 402. No bloco 412, a SIR meta é aumentada quando da detecção de um erro de quadro. Isto se baseia na suposição de que se o comando de controle de potência em malha interna estava seguindo a SIR meta e o quadro de informações mais recentemente recebido não atendeu ao nivel de qualidade pré-selecionado, então a SIR meta deve ter sido ajustada muito para baixo. Porém tal suposição não é sempre verdadeira. Como exemplo, o controle de potência em malha interna pode ser incapaz de manter a SIR recebida próximo à SIR meta devido a uma interrupção de potência, retroalimentação interrompida das informações de controle de potência, overload crescente, desvanecimento profundo seletivo, ou outra razão similar. Nestes casos, o aumento da SIR meta constitui uma resposta incorreta, resultando em um excesso de potência nos quadros subsequentes, desse modo desperdiçando potência e causando os problemas acima mencionados.

Assim sendo, quando uma verificação CRC para um quadro falha na etapa 402, a presente invenção usa as informações de controle de potência em malha interna tal como descritas na seção de controle de potência em malha interna acima e apresentadas na etapa 404, para decidir se deve ou não mudar a SIR meta na etapa 406. Caso, com base em tais informações, o controle de potência em malha interna não esteja seguindo as mudanças no percurso de propagação, então as mudanças na SIR meta são inibidas no bloco 408. Como exemplo, caso o número de comandos de "aumento" consecutivos enviados à estação transmissora mostre uma disposição indicativa de um overload crescente, os ajustes à SIR meta podem, então, ser inibidos.

Em adição às várias modalidades de método acima descritas, um aspecto diferente da invenção diz respeito a vários componentes e interconexões de hardware, tal como descrito nas Figuras 3, 5 e 6.

Componentes e Interconexões de Hardware A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos simplificado da estação base 300 mostrada na Figura 3 e acima descrita. As informações para transmissão através dos sinais de enlace direto 302 são providas ao codificador/intercalador 502, que provê correção antecipada de erros nos dados e a seguir reordena os símbolos de acordo com um formato intercalador predeterminado para prover diversidade temporal no sinal transmitido. Os símbolos codificados intercalados são providos ao modulador 504. Em uma modalidade, o modulador 504 é um modulador CDMA, cujo projeto e implementação são conhecidos pelos técnicos na área e descritos em detalhes nas Patentes U.S.

Nos 4 901 307 e 5 103 459 acima mencionadas. Em uma modalidade exemplar, o modulador 504 é um modulador CDMA capaz de transmitir dados em taxas elevadas, tal como descrito nas especificações UTRA e cdma2000 acima mencionadas. O sinal modulado é provido a um transmissor (TMTR) 506 que converte, amplifica e filtra o sinal para transmissão. Em uma modalidade, o transmissor 506 modula os sinais para transmissão usando um formato de modulação por deslocamento de fase em quadratura (QPSK). No entanto, a presente invenção pode ser aplicada a qualquer forma de modulação, tal como a modulação BPSK, QAM ou FSK. Os sinais modulados são amplificados até um nível de energia de transmissão de acordo com um sinal de controle de potência proveniente de um processador de controle de potência 510. O sinal QPSK é provido a partir do transmissor 506 para transmissão através da antena 508 na forma de sinais diretos 302.

Fazendo referência à Figura 6, os sinais de enlace direto 302 são recebidos pela estação móvel 306, também mostrada na Figura 3, em uma antena 602 e são providos através de um duplexador (D) 604 ao receptor (RCVR) 606. 0 receptor 606 converte descendentemente, filtra e amplifica os sinais de enlace direto 302 recebidos e provê os sinais a um demodulador 608. Além disso, o receptor 606 comunica uma indicação energia de sinal em banda ao computador SIR 612 e ao gerador de limite 618, cujas operações são descritas a seguir. O demodulador 608 demodula os sinais recebidos e provê dados de símbolos demodulados a um deintercalador/decodificador (DEINT/DECOD) 610. Além disso, o demodulador 608 provê uma indicação da energia de sinal demodulado ao computador SIR 612 a ao gerador de limite 618. O deintercalador/decodificador 610 reordena os símbolos demodulados e decodifica os símbolos reordenados de acordo com um formato de correção de erros predeterminado, tal como um formato de decodificação convolucional ou decodificação turbo, e provê o fluxo de dados decodificados ao usuário da estação móvel 306. 0 fluxo de dados decodificados pode ser adicionalmente processado antes de ser provido ao usuário da estação móvel 306. Além disso, o deintercalador/decodificador 610 provê um sinal indicativo de se o quadro foi decodificado de forma confiável ou, alternativamente, uma indicação da taxa de erros de símbolos no quadro decodificado de dados para o gerador de limite 618.

Em outra modalidade, as informações provenientes do receptor 60 6 e do demodulador 608 são providas a um processador de controle de potência de enlace direto 620. O processador 620 efetua pelo menos as funções de estimar a SIR, determinar se a SIR meta (limite) deve ou não ser mudada, comparar a SIR à SIR meta e gerar um indicador sobre se a potência deve ou não ser aumentada ou reduzida.

Um método simples para computar a relação sinal/interferência seria o de presumir que toda a energia em banda é representativa da energia de interferência.

Devido ao fato de que o receptor 606 inclui tipicamente um elemento de controle de ganho automático (não é mostrado) que normaliza o sinal com base na quantidade de energia em banda, tal valor pode ser provido diretamente do receptor 606 ao computador SIR 612. O demodulador 608 demodula o sinal recebido e extrai os sinais de enlace direto 302 a partir dos sinais que se destinam à transmissão para outras estações móveis servidas pela estação base 300. A energia dos símbolos demodulados é somada para prover uma estimativa de energia de sinal. A estimativa de energia de sinal provida é a seguir dividida pelo valor de energia em banda para prover uma estimativa grosseira da SIR.

Na modalidade exemplar, os sinais de enlace direto 302 são sinais de transmissão de taxa variável, em que a taxa é desconhecida a priori para a estação móvel 306. Nos sinais de enlace direto 302 de taxa variável exemplares, cada sinal transmitido é repetido dentro do sinal de transmissão tantas vezes quanto possível para preencher um quadro de dados de comprimento fixo. Mais importante para os propósitos da presente invenção, a energia do sinal é variada em proporção inversa à quantidade de repetições nos sinais de enlace direto 302.

Isto resulta em uma energia de símbolos constante e desempenho aproximadamente uniforme em todas as taxas.

Isto complica a estimativa da energia de sinal pois a energia de símbolos é espalhada ao longo do tempo e, para determinar a suficiência da energia de símbolos, o algoritmo de estimativa da energia de símbolos deve possuir uma referência fixa que não varie com a taxa desconhecida das informações. Em uma modalidade exemplar, bits de controle de potência ou símbolos piloto são inseridos ou puncionados nos sinais de enlace direto 302 e a energia de tais bits é ajustada em uma relação fixa à energia usada na transmissão do sinal de informações de taxa máxima. Em uma modalidade, o sinal de controle de potência e os sinais de enlace direto 302 são multiplexados em um canal, tal como o esquema de multiplexação inerente a aplicações CDMA de banda larga (WCDMA).

Tais símbolos de controle de potência sem variação de taxa podem ser usados em uma de duas formas.

Eles podem ser usados para efetuar uma estimativa preliminar da taxa do sinal de informações pela estimativa da razão entre os símbolos de controle de potência de energia fixa. A energia dos dados de tráfego é uma estimativa preliminar da taxa em que os dados de tráfego podem ser produzidos e esta pode ser usada para modificar a energia de tráfego computada para comparação a um único limite de relação sinal/interferência não variável.

Alternativamente, a estimativa de taxa preliminar pode ser usada de tal forma que a relação sinal/interferência seja comparada a um conjunto de limites dependentes da taxa.

Um método alternativo para usar bits de controle de potência que possuem uma relação fixa de energia de transmissão pela energia de transmissão do sinal de informações de taxa máxima é o de usar os próprios bits de controle de potência para computar a energia de sinal. De acordo com tal método, as energias dos bits de controle de potência representam a energia de sinal e tal energia é computada e usada diretamente na computação da relação sinal/interferência.

Outra dificuldade na computação da relação sinal/interferência dos sinais CDMA recebidos é um resultado da ortogonalidade de sinais de percurso único provenientes da estação base 300 para a estação móvel 306 mostrada na Figura 3. O problema é o de que a energia em banda não representa acuradamente a energia de interferência em uma situação de recepção de único percurso forte tal como quando a estação móvel 306 está na linha de visada da estação base 300. A energia em banda incluirá a energia que é ortogonal aos sinais de enlace direto 302 e a energia ortogonal não contribui para o ruído limitante de interferência pois ela pode ser inteiramente eliminada no processo de demodulação.

Na modalidade exemplar, a estação base 300 modula o sinal primeiramente espalhando os dados de acordo com uma canalização ortogonal e a seguir espalhando os dados ortogonalmente espalhados resultantes de acordo com uma sequência pseudo-ruído (PN) . As sequências PN incluem os códigos Gold e códigos de comprimento máximo, cuja geração é bem conhecida pelos técnicos na área. Um método para lidar com a complexidade adicional de ortogonalidade na energia em banda é o de remover o espalhamento PN e computar a energia do sinal desespalhado. Tal energia pode a seguir ser subtraída da energia em banda para prover uma estimativa da estimativa do sinal de ruído. Outro método para estimar a interferência é o de computar a variância em um sinal de energia fixa que faz parte do sinal de enlace direto 302, tal como um sinal piloto de energia fixada.

As complexidades de computar a relação sinal/interferência em um sinal CDMA de taxa variável usando espalhamento ortogonal estão solucionadas no Pedido Co-pendente de Patente U.S. No de Série 08/722 763, depositado em 27 de setembro de 1996, intitulado "METHOD

AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", e no Pedido Co-pendente de Patente U.S. No de Série 09/239 451, depositado em 28 de janeiro de 1999, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR

CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM", em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporados por referência. Será notado pelos técnicos na área que a presente invenção pode também ser aplicada a qualquer método para computar a métrica de qualidade de sinal que for usada para comparação ao valor limite.

Fazendo novamente referência à Figura 6, o computador SIR 612 provê a estimativa de relação sinal/interferência ao comparador 614 e ao gerador de limite 618. No comparador 614, a estimativa de relação sinal/interferência é comparada à SIR meta. Na modalidade exemplar, é usado um único limite e um único bit é provido a partir do comparador 614 indicativo de se a estimativa de sinal/interferência é maior ou menor que a SIR meta. Tal único bit de controle de potência é provido ao gerador de bits de controle de potência (PC BIT GEN) 616. O gerador de bits de controle de potência 616 gera um comando de controle de potência de acordo com a comparação pelo comparador 614. O comando de controle de potência é provido a um subsistema de transmissão 622 da estação móvel 306 para transmissão através de sinais de enlace reverso 304 tal como mostrado na Figura 3.

Como foi acima mencionado, o deintercalador/decodificador 610 provê um sinal indicativo de se o quadro foi decodificado corretamente ou se foi declarado um apagamento de quadro. O gerador de limite 618 compila uma estatística da taxa de erro de quadro, da taxa de erros de símbolos e um histórico de comandos de controle de potência anteriores gerados pelo controle de potência em malha interna. Outros dados de medidas comumente conhecidos podem também ser calculados e mantidos em várias modalidades. Em operação normal, caso tais informações históricas da malha interna indiquem que o sistema de controle de potência não está respondendo corretamente ou com rapidez suficiente, tal como descrito na seção de método acima, o gerador de limite 618 não irá aumentar a SIR meta. Alternativamente, o gerador de limite 618 pode aumentar a SIR meta entre 0 e 0,5 dB, ou mais. Caso os dados da malha interna indiquem que a malha interna está respondendo corretamente a mudanças no sistema, o gerador de limite 618 irá prover uma nova SIR mais alta ao comparador 614. Ademais, em operação normal, quando a taxa de erro de quadros cai abaixo do limite de taxa de erro de quadros desejado, o gerador de limite 618 reduz a SIR meta e provê uma nova SIR meta mais baixa ao comparador 614.

Voltando à operação do subsistema de transmissão de enlace reverso 622, as informações para transmissão através dos sinais de enlace reverso 304 são providas a um codificador/intercalador 624, que provê correção antecipada de erros sobre os dados e a seguir reordena os símbolos de acordo com um formato intercalador predeterminado para prover diversidade temporal no sinal transmitido. Os símbolos codificados intercalados são providos ao elemento de puncionamento de controle de potência (PUNCIONAMENTO DE SÍMBOLOS CP) 626, que punciona ou multiplexa os símbolos de controle de potência nos dados emitidos. O sinal é a seguir provido ao modulador 628. Na modalidade exemplar, o modulador 628 é um modulador CDMA, cujo projeto e implementação são conhecidos pelos técnicos na área e estão descritos em detalhes nas Patentes U.S. Nos 4 901 307 e 5 103 459 acima mencionadas. Em particular, em uma modalidade exemplar, o modulador 628 é um modulador CDMA capaz de transmitir dados em taxas elevadas, tal como descrito nas propostas acima mencionadas e descrito no Pedido Co- pendente de Patente U.S. No de Série 08/886 604 acima mencionado. 0 sinal modulado proveniente do modulador 628 é provido a um transmissor (TMTR) 630 que converte ascendentemente, amplifica e filtra o sinal para transmissão. Na modalidade exemplar, o transmissor 630 modula os sinais para transmissão usando um formato de modulação por deslocamento de fase em quadratura (QPSK). Em modalidades alternativas, a presente invenção pode ser aplicada a qualquer forma de modulação, tal como a modulação BPSK, QAM ou FSK. O sinal QPSK é provido através do duplexador 604 para transmissão através da antena 602 na forma dos sinais de enlace reverso 304.

Retornando à Figura 5, os sinais de enlace reverso 304 são recebidos pela estação base 300 na antena 520 e são providos ao receptor 518. O receptor 518 converte descendentemente, filtra e amplifica o sinal recebido e provê o sinal ao DEMOD 516. O DEMOD 516 demodula o sinal recebido e provê os símbolos demodulados ao demultiplexador (DEMUX) 514. O demultiplexador 514 separa os comandos de controle de potência do sinal e provê tais comandos a um processador de controle de potência 510.

Os dados de tráfego são providos ao deintercalador/decodificador (DEINT/DECOD) 512. O deintercalador/decodificador 512 reordena os símbolos demodulados e decodifica os símbolos reordenados de acordo com um formato de correção de erros predeterminado, tal como um formato de decodificação convolucional ou decodificação turbo, e emite o fluxo de dados decodificados para um controlador de estação base (não é mostrado).

Sob operação normal, o processador de controle de potência 510 gera uma nova potência de transmissão para a transmissão dos sinais de enlace direto 302 de acordo com os comandos de controle de potência recebidos. No entanto, o processador de comandos de controle de potência 510 também determina a energia de transmissão dos sinais de enlace direto 302 de acordo com os dados de controle de transmissão. Os dados de controle de transmissão irão, em um exemplo, prover a energia de transmissão máxima para a transmissão de sinais de enlace direto 302. Quando, em resposta aos comandos de controle de potência recebidos, a energia de transmissão excede a transmissão máxima permitida dos sinais de enlace direto 302, a energia de transmissão dos sinais de enlace direto 302 não é aumentada. A descrição acima das modalidades preferidas é provida para permitir que os técnicos na área efetivem ou façam uso da presente invenção. Várias trocas ou modificações dessas modalidades ficarão prontamente claras para os técnicos na área e os princípios genéricos aqui definidos podem ser aplicados a outras modalidades sem o uso das faculdades inventivas. Dessa forma, a presente invenção não deve ser limitada às modalidades aqui apresentadas, devendo receber o escopo mais amplo, consistente com os princípios e características novas aqui descritos.

Claims (19)

1. Equipamento para ajustar um limite de relação sinal/interferência (SIR) usado em um sistema de controle de potência em malha fechada de uma rede de comunicações sem fio, o sistema de controle de potência em malha fechada possuindo uma malha interna (612, 614) e uma malha externa (618), caracterizado pelo fato de que compreende: dispositivos de detecção para identificar padrões típicos de comando de controle de potência em malha interna, em que os padrões típicos de comando de controle de potência em malha interna são indicativos de que a malha interna não comanda corretamente a mudança da potência de transmissão; e dispositivos de controle de potência em malha externa (618), acoplados em comunicação com os dispositivos de detecção, para ajustar o limite de SIR de acordo com os padrões de controle de potência em malha interna.

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o padrão de comando de controle de potência em malha interna indicativo de que a malha interna (612, 614) não comanda corretamente a potência de transmissão a ser mudada ocorre quando mais do que um número N de comandos de aumento de potência sucessivos são comunicados aos dispositivos de detecção através da malha interna (612, 614).

3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o padrão de comando de controle de potência em malha interna indicativo de que a malha interna (612, 614) não comanda corretamente a potência de transmissão a ser mudada ocorre quando uma SIR estimada para um último quadro de informações recebido está substancialmente abaixo do limite de SIR.

4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de controle de malha externa (618) recebem os padrões de comando de controle de potência em malha interna indicativos de que a malha interna (612, 614) não comanda corretamente a potência de transmissão a ser mudada caso falhe uma verificação de conferência de um último quadro de informações recebido.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a verificação de conferência é uma verificação por redundância cíclica (CRC).

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a malha externa (618) ajusta o limite de SIR de acordo com os padrões de controle de potência em malha interna e o número de comandos de aumento de potência, consecutivos ou não, efetuados pela malha interna durante os últimos K números de comandos.

7. Método para ajustar um limite de relação sinal/interferência (SIR) em um sistema de controle de potência em malha fechada usado em uma rede de comunicações sem fio, o sistema de controle de potência em malha fechada possuindo uma malha interna (612, 614) e uma malha externa (618), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: gerar comandos de controle de potência em malha interna de acordo com uma comparação entre uma primeira métrica de qualidade e um limite variável; ajustar o limite variável de acordo com a primeira métrica de qualidade a menos que uma segunda métrica de qualidade indique que os comandos de controle de potência em malha interna não sejam apropriados e caso os comandos de potência da malha interna não sejam apropriados, então: a) suspender o ajuste do limite variável, ou b) ajustar o limite variável em uma quantidade menor que a quantidade que seria a do ajuste caso o ajuste fosse efetuado com base apenas na primeira métrica de qualidade.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os comandos de controle de potência em malha interna não são apropriados quando mais que um número N de comandos de aumento de potência sucessivos são comunicados ao transmissor pela malha interna.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os ajustes no limite variável são efetuados de acordo com a segunda métrica de qualidade e o número de comandos de controle de aumento de potência, consecutivos ou não, efetuados pela malha interna durante os últimos K números de comandos.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os comandos de controle de potência em malha interna não são apropriados quando uma SIR estimada para um último quadro de informações recebido estiver substancialmente abaixo do limite variável.

11. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a segunda métrica de qualidade é usada caso falhe uma verificação de conferência de um último quadro de informações recebido.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a verificação de conferência é uma verificação por redundância cíclica (CRC).

13. Método para ajustar um limite de relação sinal/interferência (SIR) usado em um sistema de controle de potência em malha fechada de uma rede de comunicações sem fio, o sistema de controle de potência em malha fechada possuindo uma malha interna (612, 614) e uma malha externa (618), caracterizado pelo fato de que compreende: identificar padrões típicos de comando de controle de potência em malha interna, em que os padrões típicos de comando de controle de potência em malha interna são indicativos de que a malha interna não comanda corretamente a mudança da potência de transmissão; e ajustar o limite de SIR de acordo com os padrões de controle de potência em malha interna.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o padrão de comando de controle de potência em malha interna indicativo de que a malha interna (612, 614) não comanda corretamente a mudança na potência de transmissão ocorre quando mais do que um número N de comandos de aumento de potência sucessivos são comunicados pela malha interna.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o padrão de comandos de controle de potência em malha interna indicativo de que a malha interna (612, 614) não comanda corretamente a mudança na potência de transmissão ocorre quando uma SIR estimada para um último quadro de informações recebido está substancialmente abaixo do limite de SIR.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente receber padrões de comando de controle de potência em malha interna indicativos de que a malha interna (612, 614) não comanda corretamente que a potência de transmissão seja mudada caso falhe uma verificação de conferência de um último quadro de informações recebido.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a verificação de conferência inclui uma verificação por redundância cíclica (CRC).

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o ajuste do limite de SIR inclui ajustar o limite de SIR de acordo com os padrões de controle de potência em malha interna e um número de comandos de aumento de potência, consecutivos ou não, efetuados pela malha interna durante os K últimos números de comandos.

19. Equipamento para ajustar um limite de relação sinal/interferência (SIR) em um sistema de controle de potência em malha fechada usado em uma rede de comunicações sem fio, o sistema de controle de potência em malha fechada possuindo uma malha interna (612, 614) e uma malha externa (618), o equipamento caracterizado pelo fato de que compreende: dispositivos para gerar comandos de controle de potência em malha interna de acordo com uma comparação entre uma primeira métrica de qualidade e um limite variável; e dispositivos para ajustar o limite variável de acordo com a primeira métrica de qualidade a menos que uma segunda métrica de qualidade indique que os comandos de controle de potência em malha interna não sejam apropriados e caso os comandos de potência de malha interna não sejam apropriados, então os dispositivos para ajustar adicionalmente incluem: dispositivos para suspender o ajuste do limite variável, ou dispositivos para ajustar o limite variável em uma quantidade menor que a quantidade que seria a do ajuste caso o ajuste fosse efetuado com base apenas na primeira métrica de qualidade.