BR112012008933A2 - dispositivo e processo de controle dos recursos de rádio para sistemas de comunicações por satélites - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO E PROCESSO DE CONTROLE DOS RECURSOS DE RÁDIO PARA SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES POR SATÉLITES. A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle dos recursos de rádio (100) de um sistema de comunicações por satélites, os ditos recursos de rádio sendo empregados por equipamentos usuários (102), a fim de emitir e de receber dados numéricos com o auxílio de enlaces de rádio (103, 104), um elance de rádio sendo associado a um ponto de funcionamento corrente utilizado para transmissão de dados, um ponto de funcionamento correspondente a um esquema de modulação e de codificação MCS associado a uma largura de frequência B, os ditos enlaces sendo utilizados, utilizando-se um satélite (101) como relé de comunicações. O dispositivo compreende meios para memorizar um conjunto de valores pré-determinados da relação portadora sobre ruído requerido (C/N) req para atingir diferentes valores de fluxo D, os ditos valores correspondendo aos diferentes pontos de funcionamento que podem ser selecionados para transmissão de dados, adquirir medidas da relação C/N em recebimento á potência máxima, para deduzir valores adquiridos da relação C/N correspondente aos pontos de funcionamento diferentes do ponto de funcionamento corrente, para selecionar um ponto de funcionamento ótimo por enlace de rádio, tal como C/N seja superior ou igual a (C/N) req. A invenção tem também por objeto um de controle dos recursos de rádio de um sistema de comunicações por satélites.

Description

l 1/16 Relatório Descritivo da Patente de invenção para "DISPOSITIVO E PROCESSO DE CONTROLE DOS RECURSOS DE RÁDIO PARA SIS- TEMAS DE COMUNICAÇÕES POR SATÉLITES", A presente invenção se refere a um dispositivo e a um processo de controle dos recursos de rádio para sistemas de comunicações por satéli- tes e se aplica notadamente aos domínios da gestão dos recursos de rádio para as comunicações por satélites.

Os sistemas de comunicações por satélites utilizam notadamen- te a banda de frequência Ku que vai de 12 a 14 GHz.

A multiplicação dos sistemas, assim como as necessidades crescentes em vazões das aplica- ções suportadas por esse tipo de sistemas levam à utilização de bandas de frequências mais altas, tais como a banda kA, indo de 20 a 30 GHz.

O recur- . so em frequência sendo rara e cara, os fabricantes de sistemas de satélites têm notadamente por objetivo utilizar esse recurso o mais eficazmente pos- : 15 sível.

A título de exemplo, quando uma banda de frequência é alocada para o funcionamento de um sistema determinada, e esse sistema permite a um número variável de usuários comunicar por intermédio dos satélites que compõem esse sistema, é interessante dividir os recursos de rádio o mais inteligentemente possível a fim de notadamente aumentar a capacidade de transmissão de dados numérico.

Para isso, é possível considerar condições de transmissão e/ou de recebimento dos diferentes usuários do sistema com a finalidade de otimizar a divisão de recursos.

Essa divisão inteligente pode ser realizada com o auxílio de métodos de controle do recurso rádio, desig- nadas na sequência da descrição como métodos ou estratégia RRM, acrô- —nimo vindo da expressão angio-saxônica "Rádio Ressource Management". Diferentes estratégias aplicadas para otimizar a utilização do re- curso de rádio existem no estado da técnica.

Uma dessas estratégias fre- quentemente utilizada atualmente e é designada pelo acrônimo ACM, vindo da expressão anglo-saxônica "Adaptative Coding and Modulation". Esse tipo de método RRM permite selecionar em curso de comunicação um esquema de modulação e de codificação dentre vários, um esquema sendo designado pelo acrônimo MCS vindo da expressão anglo-saxônica "Modulation and

' 2/16 Coding Scheme". Se o esquema MCS utilizado puder ser modificado, a ban- da de frequência ocupada permanece constante. A mudança de esquema MCS é feito de maneira a seguir as evoluções do enfraquecimento do sinal notadamente de tipo "fading". As estratégias de tipo ACM não permitem uma alocação variável da banda de frequência utilizada. Por conseguintes, os usuários não utilizam, de maneira ótima, o espectro em função da qualidade da ligação. Em outros termos, os usuários consomem muita banda passante em relação a suas necessidades em fluxo, e isto em detrimento dos outros usuários do sistema.

Os métodos existentes de divisão do recurso de rádio em um sistema de comunicações por satélites permitem uma repartição desse re- curso entre vários usuários. Todavia, a raridade e o custo de utilização dos . recursos em frequência tornam necessária a otimização dessa divisão com o auxílio de novas estratégias RRM inteligentes e evitar uma alocação estática | 15 derecursos muito onerosa em banda de frequência. Uma finalidade da invenção é notadamente prevenir os inconve- nientes pré-citados. Para isso, a invenção tem por objeto um dispositivo de controle dos recursos de rádio de um sistema de comunicações por satélites, esses recursos de rádio sendo empregados por equipamentos usuários, a fim de emitir e de receber dados numéricos com o auxílio de enlaces de rádio, um enlace de rádio sendo associado a um ponto de funcionamento corrente uti- lizado para a transmissão de dados, um ponto de funcionamento correspon- dente a um esquema de modulação e de codificação MCS associado a uma largura de banda de frequência B, esses enlaces sendo utilizados, utilizan- do-se pelo menos um satélite como relé de comunicações. O dispositivo compreende meios para memorizar um conjunto de valores prédeterminados da relação portadora sobre ruído requerido (C/N)reg para atingir diferentes valores de fluxo D, esses valores correspondendo aos diferentes pontos de funcionamento podendo ser selecionados para a transmissão dados, meios para adquirir medidas da relação C/N em recebimento com potência máxima correspondente aos pontos de funcionamento correntes dos enlaces de rá-

' 3/16 dio, meios para deduzir valores adquiridos da relação C/N os valores da re- lação C/N correspondente aos pontos de funcionamento diferentes do ponto de funcionamento corrente e meios para selecionar um ponto de funciona- mento ótimo por enlace de rádio como ponto e funcionamento corrente tal como CN, seja superior ou igual a (C/N)rea.

Segundo um aspecto da invenção, o ponto de funcionamento ó- timo é selecionado tal que B seja inferior ou iguala Bmax, Bmax Sendo a largu- ra de banda máxima podendo ser alocada para um enlace de rádio.

Os pontos de funcionamento ótimos são selecionados, por e- xemplo, tais como o fluxo D associado a um enlace de rádio é sensivelmente igual a um valor alvo de fluxo escolhido.

De acordo com um modo de realização, os pontos de funciona- - mento ótimos são selecionados tais como para um enlace de rádio determi- nado, a banda B desse ponto de funcionamento é minimizada.

' 15 Os valores da relação C/N dos pontos de funcionamento diferen- tes do ponto de funcionamento corrente são determinados, por exemplo, utilizando-se a seguinte expressão: (C/N), = (C/N) es + CAN )rea.mes (CN) re9a na qual: (C/N); é a relação C/N do ié*"º ponto dentre os pontos que po- dem ser selecionados; (C/N)mes É a relação C/N medida (402) correspondente ao ponto de funcionamento corrente; (C/N)reg,mes É a relação (C/N)reg prédeterminado (401) correspon- dente ao ponto de funcionamento corrente; (C/N) ref, i É a relação (C/N) req prédeterminado (401) correspon- dente ao iº*""º ponto de funcionamento.

De acordo com um outro aspecto da invenção, o dispositivo comporta meios para utilizar pelo menos um enlace de rádio por equipamen- to usuário, esse enlace permitindo transmitir comandos de controle do ponto de funcionamento desses equipamentos.

O ponto de funcionamento dos equipamentos usuários é, por

, 4/16 exemplo, atualizado periodicamente.

De acordo com um modo de utilização, o dispositivo comporta meios para adquirir medidas de relação C/N medidas pelos equipamentos usuários sobre os enlaces de rádio emitidos (104) pelo dispositivo e seu sendo destinado.

De acordo com um outro modo de utilização, o dispositivo com- porta meios para controlar em potência as emissões dos equipamentos usu- ários, de maneira a afinar o valor da relação C/N do(s) enlace(s) de rádio seus sendo associados, após cada atualização do ponto de funcionamento, demaneira que a relação C/N seja sensivelmente igual à relação (C/N)reg- A invenção tem também por objeto um processo de controle dos recursos de rádio de um sistema de comunicações por satélites, esses re- - cursos de rádio sendo empregados por equipamentos usuários, a fim de e- miítir e de receber dados numéricos com o auxílio de enlaces de rádio, um í 15 enlace de rádio sendo associado a um ponto de funcionamento corrente uti- lizado para a transmissão de dados, um ponto de funcionamento correspon- dente a um esquema de modulação e de codificação MCS associado a uma largura de banda de frequência B, esses enlaces sendo utilizados, utilizan- do-se pelo menos um satélite como relé de comunicações. O processo com- porta pelo menos uma etapa de prédeterminado de valores da relação por- tadora sobre ruído requerido (C/N);eg para atingir diferentes valores de fluxo D, esses valores correspondendo aos diferentes pontos de funcionamento que podem ser selecionados para a transmissão de dados, uma etapa de aquisição das medidas da relação C/N em recebimento com potência máxi- ma correspondente aos pontos de funcionamento correntes dos enlaces de rádio. O processo comporta também uma etapa de dedução dos valores da relação C/N correspondente aos pontos de funcionamento diferentes do pon- to de funcionamento corrente a partir dos valores adquiridos da relação C/N.

Uma etapa de seleção de um ponto de funcionamento ótimo a utilizar como — ponto de funcionamento corrente pelo enlace de rádio, tal que C/N seja su- perior ou igual a (C/N)req.

A invenção tem notadamente como vantagem permitir uma utili-

E 5/16 zação ótima dos equipamentos de comunicações embarcados pelos satéli- tes do sistema, como, por exemplo, os transponders.

Além disso, ela permite garantir uma transmissão numérica proveniente de ou com destino a um u- suário em uma faixa de fluxo alvejada.

A utilização da invenção permite, por —outrolado, aumentar a capacidade dos sistemas de comunicações por saté- lites, isto é, aumentar o número de usuários desse sistema para uma banda de frequência disponível determinada.

Uma outra vantagem é que os recursos podem ser alocados di- namicamente e, portanto, colocados à disposição dos usuários rapidamente.

Além disso, a invenção permite uma reconfiguração rápida da utilização dos recursos de rádio em curso de comunicação.

Outras características e vantagens da invenção aparecerão com : o auxílio da descrição que segue dada a título ilustrativo e não limitativo, fei- ta com relação aos desenhos anexados, dentre os quais: ' 15 - a figura 1 dá um exemplo de sistema de comunicações por sa- télites; - a figura 2 ilustra o princípio de alocação de recursos rádio, de acordo com a invenção; - a figura 3 apresenta um exemplo de método RRM de determi- nação iterativa do ponto de funcionamento; - a figura 4 apresenta um exemplo de método RRM de determi- nação direta do ponto de funcionamento.

A figura 1 dá um exemplo de sistema de comunicações por saté- lites.

Esse sistema compreende pelo menos um satélite 101. Esse satélite é, por exemplo, geoestacionário e serve de relé de telecomunicações entre pelo menos u m equipamento usuário 102 e um dispositivo de tratamento e de controle 100. O equipamento usuário 102 corresponde, por exemplo, a uma aeronave, um veículo terrestre, uma estação no solo, um navio ou pode ser carregado nas costas do homem.

O equipamento é usuário no sentido em que utiliza uma parte dos recursos de rádio disponíveis do sistema, a fim de transmitir e de receber dados numéricos.

A título de exemplo, o sistema pode ser utilizado para o controle e a coleta de informações de missões pro-

p 6/16 venientes de drones. O dispositivo de tratamento e de controle 100 pode ser terrestre, marítimo ou aerotransportado e tem notadamente dois objetivos. Um primeiro objetivo é de receber e de tratar os dados provenientes dos e- quipamentos usuários e transmitir dados numéricos com destino a equipa- mentos usuários. Um segundo objetivo é de dividir os recursos de rádio dis- poníveis do sistema entre os equipamentos usuários. É também encarrega- do da gestão da rede no nível da sinalização e da topologia. Em uma utiliza- ção alternativa, as funções de transmissão, de tratamento dos dados e de divisão dos recursos podem ser utilizadas em vários dispositivos distintos. O sistema permite também a vários equipamentos usuários comunicar entre si, utilizando recursos de rádio lhe sendo alocados dinamicamente pelo disposi- tivo 100. Na sequência da descrição, exemplos de estratégia e de controle e F de divisão dos recursos de rádio são apresentados, e o dispositivo 100 que utiliza essas estratégias é designado pela expressão dispositivo de controle. ' 15 Para a transmissão dos dados numéricos, a utilização de enla- ces de rádio entre os equipamentos usuários 102 e o dispositivo de controle 100 é necessário. Na sequência da descrição, um enlace de rádio 103 que permite a transmissão de dados numéricos de um equipamento usuário 102 para um dispositivo de controle 100 é denominado enlace de retorno e é de- —signado pelo acrônimo LR. Um enlace de rádio 104 permitindo a transmissão de dados numéricos de um dispositivo de controle 100 para um equipamento usuário 102 é denominado enlace direto e é design o pelo acrônimo LD. Na sequência da descrição, o exemplo de transmissões de dados entre equi- pamentos usuários e um dispositivo de controle é utilizado, mas a colocação de enlaces de rádio que permite a vários equipamentos usuários do sistema comunicar entre si é também possível, os recursos alocados para a coloca- ção desses enlaces alocados, por exemplo, pelo(s) dispositivo(s) de contro- le.

Um enlace LD pode ser utilizado pelo dispositivo de controle 100, por exemplo, para transmitir comandos de alocação de banda de fre- quência a um equipamento usuário determinado e assim atribuir uma parte do recurso de rádio disponível no sistema considerando-se diferentes ne-

. 7/16 cessidades em fluxo, assim como a qualidade de emissão e de recebimento, tal como percebida pelos equipamentos usuários do sistema. Esse enlace pode também ser utilizado para indicar a um equipamento usuário determi- nado qual é o esquema MCS a utilizar para a transmissão e/ou o recebimen- to de dados numéricos. A aplicação de uma estratégia RRM, por exemplo, no nível do dispositivo de controle 100, permite assim otimizar a capacidade do sistema. Na sequência da descrição, o caso da alocação dos recursos de rádio sobre os enlaces LR é considerado a título não limitativo. O controle de recursos de rádio, segundo a invenção, pode também ser utilizado vantajo- samente, a fim de otimizar a alocação de recursos sobre os enlaces LD, es- ses enlaces podendo ser utilizados para transmitir dados aplicativas ao - mesmo título que os enlaces LR.

A figura 2 ilustra o princípio de alocação de recursos de rádio, de i 15 acordo com a invenção. Os equipamentos usuários do sistema compreen- dem meios tais como modems embarcados permitindo-lhes emitir e receber dados numéricos. Esses modems têm a capacidade de receber dados nu- méricos. Esses modems têm a capacidade de utilizar esquemas MCS, o es- quema MCS selecionado sendo utilizado sobre uma banda B alocada por um dispositivo de controle pertencente ao sistema de comunicações por sa- télites pelo qual se comunicam os equipamentos usuários. O esquema MCS utilizado e a banda alocada podem variar no decorrer de uma comunicação. Conforme indicado anteriormente, a seleção do esquema MCS, assim como a banda B a utilizar sobre o enlace LR é feita, por exemplo, considerando-se comandos de controle recebidos sobre o enlace LD. O método RRM, de acordo com a invenção, tem notadamente por objetivo tirar partido de toda a potência disponível em emissão, em ou- tros termos, utilizar o amplificador de potência do equipamento usuário o mais próximo de sua potência máxima Pmax, que é, por exemplo, a potência máxima autorizada considerando-se o amplificador de potência do equipa- mento e das normas ITU de transmissão para os satélites que limitam essa potência irradiada, e otimizar a banda alocada, fornecendo um valor de fluxo

, 8/16 D alvejado.

A figura 2 apresenta um conjunto de oito curvas corresponden- tes a diferentes valores possíveis de fluxo D. Uma primeira curva 205 cor- responde a um fluxo D de 64 kpbs, uma segunda curva 206 corresponde a umfluxoD de 128 kpbs, uma terceira curva 207 corresponde a um fluxo D de 256 kpbs, uma quarta curva 208 corresponde a um fluxo alvo de 512 Kkpbs, uma quinta curva 209 corresponde a um fluxo D de 1024 kpbs, uma sexta curva 210 corresponde a um fluxo D de 2048 kpbs, uma sétima curva 211 corresponde a um fluxo D de 4096 kpbs e uma oitava curva 212 corres- pondea um fluxo D de 8192 kpbs.

A leitura de uma dessas curvas indica que para atingir um valor de fluxo D, associada para um valor de eficácia espectral determinado apre- . sentada em abscissa, uma largura de banda ocupada, indicada em ordena- da, é necessária para permitir se aproximar ao máximo do fluxo D. O método ' 15 RRM apresentado a seguir tem notadamente por finalidade selecionar o me- lhor ponto pertencente a uma dessas camadas, esse ponto sendo melhor no sentido em que permite atingir o valor Dc de fluxo alvo, minimizando a banda de frequência necessária à transmissão dos dados numéricos. O ponto cor- respondente ao funcionamento corrente do modem é denominado ponto de funcionamento corrente na sequência da descrição. Um ponto de funciona- mento corresponde, por exemplo, a um binário composto de um esquema MCS e de um valor correspondente à largura de banda B a utilizar. O méto- do RRM, de acordo com a invenção, tem, portanto, por objetivo selecionar o melhor ponto de funcionamento possível, de maneira que este se torne o ponto de funcionamento corrente.

A banda ocupada pode ser expressa, por exemplo, utilizando-se a seguinte expressão: BI => fp (1) na qual: D representa o fluxo expressa, por exemplo, em quilobits por se- gundo (kbps);

n representa a eficácia espectral expressa, por exemplo, em bits por hertz por segundo; B(n) representa a banda ocupada expressa, por exemplo, em quiloHertz (kHz).

A mudança de esquema MCS modifica a eficácia espectral e permite assim reduzir ou aumentar a banda B ocupada com fluxo D constan- te.

A aplicação de um método que permite otimizar a divisão da banda de frequência disponível em um sistema de comunicações por satéli- tesentre os diferentes equipamentos usuários desse sistema, permitindo se aproximar ao máximo do fluxo alvo, pode ser realizada em uma sucessão de etapas, a ordem de execução dessas etapas correspondente á prioridade - determinada com diferentes critérios de alocação de fonte rádio. Pode ser escolhido, por exemplo, privilegiar em uma primeira e- Í 15 tapao fluxo, a fim de atingir um valor de fluxo D alvejado. A segunda priori- dade pode ser de otimizar a banda ocupada B, isto é, minimizá-la. Em um terceiro tempo, a potência de emissão pode ser otimizada, utilizando-se, por exemplo, estratégias de controle de potência. A fim de se obter um valor de fluxo alvo, quando um esquema MCS determinado é utilizado, é necessário garantir um nível suficiente de relação portadora sobre ruído anotado habitualmente C/N e designada pela expressão anglo-saxônica "Carrier-to-noise ratio". Esse valor depende na realidade de um valor da relação Ey/N, correspondente à relação energia por bit sobre ruído. Em outros termos, um valor de C/N determinado denominado valor requerido e anotado (C/N);eg garantida um valor de fluxo D alvejado para um esquema MCS determinado. A relação (C/N)eq é, portátil , determinado, utilizando-se a se- guinte expressão: (5). x) — =| — |xn Ny No (2) A relação Ey/N, depende da banda B do fluxo D. O valor da rela-

' 10/16 ção EyN, é determinado, por exemplo, , por uma mesa que faz correspon- der um valor determinado da relação EN) a um binário de parâmetros, o primeiro parâmetro correspondendo a um valor de fluxo e o segundo parâ- metro correspondendo a um esquema MCS. Para um ponto de funciona- mento selecionado, o esquema MCS e o fluxo alvo D são conhecidos e é, portanto, possível determinar o valor da relação Evy/No, permitindo calcular ou recalcular a relação (C/N)reg.

O valor real da relação C/N do enlace LR associado a um equi- pamento usuário determinado é medido pelo dispositivo de controle e esse valor é comparado ao valor requerido (C/N)jeg. Após essa comparação, o método RRM vai propor um deslocamento do ponto de funcionamento. Esse deslocamento do ponto de funcionamento pode ser determinado de maneira é iterativa ou direta. No caso de uma determinação iterativa do ponto de funciona- í 15 mento, um ponto de funcionamento é calculado a cada iteração, esse ponto é em seguida testado, e em função do resultado desse teste, seja um novo ponto é buscado na iteração seguinte, seja é considerado que se convergiu para um ponto de funcionamento ótimo em termos de fluxo e de banda, e o ponto selecionado é aplicado para transmissão de dados pelo equipamento usuário.

No caso de uma determinação direta do ponto de funcionamen- to, o ponto de funcionamento ótimo é determinado, por exemplo, com o auxí- lio de tabelas de valores prédeterminados.

Na sequência da descrição, um exemplo de aplicação do méto- do RRM por determinação iterativa do ponto de funcionamento é descrito com o auxílio das figuras 2 e 3.

Com referência à aplicação de método RRM por determinação direta do ponto de funcionamento, um exemplo é proposto na descrição com o apoio da figura 4.

A figura 2 ilustra, no caso de uma determinação iterativa do pon- to de funcionamento, a maneira pela qual o ponto de funcionamento pode ser atualizado a cada iteração.

. 11/16 Para uma iteração determinada, dois casos devem ser conside- rados.

O primeiro caso se apresenta quando a seguinte desigualdade é verificada: n() s N Nm & Nesse caso, um comando é enviado ao emissor, de maneira que este selecione um novo par esquema MCS e banda de frequência B para a transmissão de dados. O novo esquema MCS é escolhido tal que este tenha uma eficácia espectral menos importante que o esquema precedente, e, por conseguinte, uma banda de frequência B mais larga é necessária, a fim de garantir o valor de fluxo desejado. No exemplo da figura 2, a mudança de ' esquema MCS é acompanhada de um aumento da largura da banda de transmissão, essa dita largura de banda passante de 3 MHz a 4 MHz. À passagem 213 do ponto de funcionamento corrente 200 a um novo ponto de funcionamento 201 permite diminuir o valor da relação (C/N)reg.

Se a banda de frequência alocada B for mais larga do que a lar- gura de banda máxima Bnrax autorizada pelo sistema para o equipamento usuário referido, será necessário reduzir esta. Nesse caso, volta-se ao es- quema de MCS inicial. Procede-se em seguida a uma redução de banda B que implica então a redução da banda B implica então uma diminuição do fluxo de transmissão. Com referência ao exemplo da figura 2, a passagem 214 do ponto de funcionamento inicial 200 em um novo ponto de funciona- mento 203 implica uma redução do fluxo D a 1024 kbps.

O segundo caso se apresenta, quando a seguinte condição é ve- rifcada Cc (Cc

FE - (4) então o enlace LR é otimizado, aumentando a largura de banda B, mantendo o esquema MCS corrente. A passagem 215 em um novo ponto de funcio- namento 202 implica então um aumento de fluxo, como no exemplo da figura 2naqualofluxopassa de 2048 kbps a 4096 kbps.

E 12/16 Se a condição (4) for verificada, mas a banda ocupada B for su- perior à largura de banda autorizada B , o fluxo D permanecerá o mesmo, mas o esquema MCS será modificado. Um novo esquema MCS que apre- senta uma eficácia espectral mais importante é selecionado e essa seleção permite reduzir a banda ocupada. No exemplo da figura, a passagem 216 em um novo ponto de funcionamento 204 implica uma mudança de largura de banda, passando de 3MHz a 2 MHz.

A figura 3 apresenta um exemplo de método RRM de determina- ção iterativa do ponto de funcionamento.

| Vantajosamente, o processo 300 pode ser executado periodica- mente e/ou quando o ponto de funcionamento foi modificado recentemente. A título de exemplo, se o processo for executado a cada 500 ms, o ponto de - funcionamento é nesse caso atualizado a cada 40 metros, se um equipa- mento usuário determinado se deslocar a 300 km/h.

Í 15 Uma primeira etapa 301 tem por papel medir o valor corrente da relação (C/N). O valor requerido (C/N);eq necessário para atingir um valor de fluxo D com o esquema MCS corrente e à potência de emissão igual a Pmax- Um indicador P OPT, por exemplo, booleeno, é inicializado ao valor "FAL- SO". Os valores de (C/N) e de (C/N)req são em seguida comparados 302.

Se (C/N) < (C/N), o indicador P OPT será posicionado 303 no valor "VERDADEIRO". Um ponto de funcionamento é calculado 304, de ma- neira a reduzir a eficácia espectral por seleção de um esquema MCS dife- rente do esquema corrente. Um novo valor da banda B e da relação (C/N)seg são calculados 304, esses novos valores sendo os valores requeridos para atingirofluxo alvo D com o novo esquema MCS.

É em seguida verificado 305 se o novo valor de B é aceitável, is- to é, se esse novo valor não ultrapassou a largura de banda máxima Bmax podendo ser alocada ao equipamento usuário. Se este não for o caso, o pro- cesso fecha em direção à etapa 301, anteriormente descrita, de medida e de cálculo. Se for o caso, isto é, se B > Bmax, reposicionar-se-á sobre o esque- ma MCS precedente 302 e diminuir-se-á o valor do fluxo D alvejado 306. Os valores de B e de (C/N)req são então atualizados em consequência. O pro-

' 13/16 cesso fecha então em direção à etapa 301, anteriormente descrita, de medi- da e de cálculo.

Se 302 a condição (C/N) < (C/N)reg não for verificada, o valor do indicador P OPT será, por sua vez, verificada 307. Se P OPT = "Falso", o fluxo D alvejado será aumentado 308. O esquema MCS permanece o mesmo que o esquema corrente.

Os valores de B e de (C/N)reg são atualizados.

Em seguida, é verificado 309 se o novo valor de banda B é acei- tável, isto é, se esse novo valor não ultrapassa a largura de banda máxima Bma, que pode ser alocada ao equipamento usuário.

Se este não for o caso, o processo fechará em direção à etapa 301 de medida e de cálculo anteri- ormente descrita.

Se este for o caso, isto é, se B > Bmax, reposicionar-se-á - sobre o fluxo D precedente 302 e aumentar-se-á a eficácia espectral, a fim de otimizar a banda ocupada B 310. Os valores de B e de (C/N) são então i 15 atualizados em consequência.

O processo fecha em seguida para a etapa 301, anteriormente descrita, de medida e de cálculo.

Quando da verificação do valor do indicador P OPT 307, se P OPT = "Verdadeiro", é considerado que o ponto de funcionamento deter- minado é ótimo em relação às condições de propagação e às necessidades em fluxodo equipamento usuário.

Uma vez que o algoritmo convergiu para um ponto de funcionamento ótimo que utiliza um esquema MCS,h,p: sobre uma banda B, otimiza-se 311 a potência transmitida para uma potência P, diminuindo Pra, de um valor sensivelmente igual a (C/N)-(C/N)reg.

Assim, a potência de emissão à antena do equipamento usuário pode ser controlada finamente, aplicando métodos conhecidos do técnico.

O algoritmo corres- pondente pode ser utilizado no nível do dispositivo de controle, ou no nível do equipamento usuário.

Um segundo tipo de controle de potência pode também ser utili- zado em paralelo, este tendo por objetivo adaptar o valor da potência Pmax admitida.

Esse controle de potência permite, por exemplo, compensar a ate- nuação devido a fenômenos meteorológicos, tais como a chuva.

O princípio é de compensar essas atenuações pelo método denominado ULPC acrôni-

PF 14/16 mo vindo da expressão anglo-saxônica "UpLink Power Control".

O algoritmo correspondente pode ser utilizado no nível do dispo- sitivo de controle, ou no nível do equipamento usuário. O valor por defeito da potência Pmax pode ser expresso, por exemplo, utilizando-se a seguinte ex- pressão: Pmax = min (P,Pru) (5) na qual: P é a potência máxima atingível pelo amplificador de potência u- tilizado em emissão; Pru é a potência máxima autorizada por uma norma como, por exemplo, a norma ITU.

Um controle de potência de tipo ULPC permite, por exemplo, . corrigir o valor de Prru, de maneira a integrar na potência real transmitida P o conhecimento que se tem da atenuação devido aos fenômenos meteorológi- í 15 cos.

Esse controle de potência permite, por exemplo, compensar a atenuação devido a fenômenos meteorológicos, tais como a chuva. O algo- ritmo correspondente pode ser utilizado no nível do dispositivo de controle, ou no nível do equipamento usuário, o ponto de funcionamento ótimo tendo sido calculado à potência Prmax- Esse processo RRM permite tirar partido de toda a potência dis- ponível, assim como controlar e otimizar a largura de banda de frequência alocada a um usuário, garantindo um fluxo D alvejado.

A figura 4 apresenta um exemplo de método RRM de determi- —naçãodiretado ponto de funcionamento.

O equipamento de transmissão a controlar, por exemplo, um e- quipamento usuário, compreende habitualmente características materiais que lhe permitem utilizar um número determinado de esquema MCS com um número determinado de valores de B possíveis. Em outros termos, a trans- missão e/oua emissão de dados numéricos pode ser efetuada, utilizando-se um ponto dentre K pontos de funcionamento possíveis. O ponto de funcio- namento pode ser, por exemplo, atualizado periodicamente, executando-se

. 15/16 uma sequência de operações.

Um valor da relação (C/N) pode ser determinado 401 para cada um dos K pontos de funcionamento possíveis, utilizando-se, por exemplo, a expressão (2). Esses K valores são, por exemplo, , memorizados no nível do dispositivo de controle, e devem ser calculados apenas uma vez, por exem- plo, quando do estabelecimento dos enlaces de rádio.

O dispositivo compreende, por outro lado, meios para medir ou adquirir 402 medidas da relação C/N correspondente ao ponto de funciona- mento corrente utilizado dos enlaces LR a configurar. Essa determinação é feita, por exemplo, por medidas sobre símbolos pilotos associados a esses enlaces.

Em consequência dessas medidas, para cada enlace a configu- - rar, os valores das relações C/N associados aos K-1 pontos de funciona- mento diferentes do ponto de funcionamento corrente são deduzidas 403 Ú 15 dos valores adquiridos 402 da relação C/N correspondente ao ponto de fun- cionamento corrente dos enlaces de rádio, utilizando, por exemplo, a seguin- te expressão: (C/N) =(C/N)aa HUC/N sau Nash o) na qual (C/N); é a relação C/N do i*”"º ponto de funcionamento dentre os K-1 pontos que podem ser selecionados; (C/N)mes É a relação C/N medida correspondente ao ponto de funcionamento corrente; (C/N)reg.mes É a relação (C/N) prédeterminada correspondente ao ponto de funcionamento corrente; (C/N) reg. É a relação (C/N)reg prédeterminada correspondente ao iésimo nonto de funcionamento.

O dispositivo seleciona 404 o ponto de funcionamento ótimo de Índice i opt para cada enlace LR de maneira a garantir por ordem de priori- dade - que (C/N); opt > (C/N)regi opt; - que B < Bmax;

' 16/16 - que o fluxo D é maximizado; - que a banda B é minimizada.

O ponto assim selecionado é em seguida aplicado para a trans- missão de dados numéricos apoiando-se sobre cada enlace rádio.

Um controle de potência 405, tal como descrito anteriormente na descrição pode em seguida ser utilizado.

Claims (10)

- 168 REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de controle dos recursos de rádio (100) de um sis- tema de comunicações por satélites, esses recursos de rádio sendo empre- gados por equipamentos usuários (102), a fim de emitir e de receber dados numéricos com o auxílio de enlaces de rádio (103, 104), um enlace de rádio sendo associado a um ponto de funcionamento corrente utilizado para a transmissão de dados, um ponto de funcionamento correspondente a um esquema de modulação e de codificação MCS associado a uma largura de banda de frequência B, os ditos enlaces sendo utilizados, utilizando-se pelo menos um satélite (101), como relé de comunicações, o dito dispositivo sen- do caracterizado pelo fato de compreender meios para: - memorizar um conjunto de valores prédeterminados da relação - portadora sobre ruído requerido (C/N)req para atingir diferentes valores de fluxo D, os ditos valores correspondendo aos diferentes pontos de funciona- ] 15 mento que podem ser selecionados para transmissão de dados; - adquirir medidas da relação C/N em recebimento à potência máxima correspondente aos pontos de funcionamento correntes dos enlaces rádio; - deduzir valores adquiridos da relação C/N os valores da rela- ção C/N correspondente aos pontos de funcionamento diferentes do ponto de funcionamento corrente; - selecionar um ponto de funcionamento ótimo por enlace rádio, como ponto de funcionamento corrente, tal que C/N seja superior ou igual a (C/N)rea.:

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ponto de funcionamento ótimo ser selecionado (404) tal que B seja inferior ou igual a Bmax, Bmax Sendo a largura de banda máxima podendo ser alocada para um enlace rádio.

3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os pontos de funcionamento ótimos serem selecionados (404) tais que o fluxo D associado a um enlace de rádio é sensivelmente igual a um valor alvo de fluxo escolhido.

. 2/3

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os pontos de funcionamento ótimos são selecionados (404) tais que para um enlace de rádio determinado, a banda B desse ponto de funcionamento é minimizada.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de os valores da relação C/N dos pon- tos de funcionamento diferentes do ponto de funcionamento corrente serem determinados (403), utilizando a seguinte expressão: (C/N), =(C/N) a + ÚUC/N)g.mes -(C/N) aaa É naqual (C/N): é a relação C/N do iº*""* ponto de funcionamento dentre os K-1 pontos que podem ser selecionados; ' (C/N)mes É a relação C/N medida (402) correspondente ao ponto : de funcionamento corrente; (C/N)reg.mes É a relação (C/N) prédeterminada correspondente ao ponto de funcionamento corrente; (C/N) reg É a relação (C/N)reg prédeterminada correspondente ao jésimo nonto de funcionamento.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de comportar meios para utilizar pelo menos um enlace de rádio (104) por equipamento usuário, o dito enlace permitindo transmitir comandos de controle do ponto de funcionamento dos ditos equipamentos.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o ponto de funcionamento dos equi- pamentos usuários ser atualizado periodicamente.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de comportar meios para adquirir medi- das de relação C/N feitas pelos equipamentos usuários sobre os enlaces de rádio emitidos (104) pelo dispositivo e lhe sendo destinado.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de comportar meios para controlar em

. 3/3 potência (405) emissões dos equipamentos usuários de maneira a afinar o valor da relação C/N do(s) enlace(s) de rádio lhes sendo associados após cada atualização do ponto de funcionamento, de maneira que a relação C/N seja sensivelmente igual à relação (C/N)reg.

10. Processo de controle dos recursos de rádio (100) de um sis- tema de comunicações por satélites, os ditos recursos de rádio sendo em- pregados por equipamentos usuários (102), a fim de emitir e de receber da- dos numéricos com o auxílio de enlaces de rádio (103, 104), um enlace de rádio sendo associado a um ponto de funcionamento corrente utilizado para atransmissão de dados, um ponto de funcionamento correspondente a um esquema de modulação e de codificação MCS associado a uma largura de banda de frequência B, os ditos enlaces sendo utilizados, utilizando-se pelo : menos um satélite (101), como relé de comunicações, o dito processo sendo caracterizado pelo fato de comportar pelo menos: É 15 - uma etapa (401) de predeterminação de valores da relação portadora sobre ruído requerido (C/N)reg para atingir diferentes valores de vazão D, os ditos valores correspondendo aos diferentes pontos de funcio- namento que podem ser selecionados para a transmissão de dados; - uma etapa de aquisição das medidas (402) da relação C/N em recebimento com potência máxima correspondente aos pontos de funciona- mento correntes dos enlaces de rádio; - uma etapa de dedução (403) dos valores da relação C/N cor- respondente aos pontos de funcionamento diferentes do ponto de funciona- mento corrente a partir dos valores adquiridos da relação C/N; - uma etapa de seleção (404) de um ponto de funcionamento ó- timo a utilizar como ponto de funcionamento corrente pelo enlace de rádio, tal que C/N seja superior ou igual a (C/N)reg-

- 114 101 103 | 104 ano LS" FIG.1

' 2/4 7000 -- D = 64 kbps | 1a e 0 2 256 ks o |-x- D=256 kbps S io D=512 kb 6000 = D=1024 kbps -O- D=2048 kbps | 2 D=4096 kbps x 5000 <Q D =8192 kbps : Ni g&= | R 4000 x A 8 a 3000 q & 4 E Da, RSS mA 20001-350 TT Ó 5 *r R SE | o SEI OIE 00 02 04 O6 08 10 12 14 16 18 20 Eficácia espectral (b/Hz/s)

: 3/4 300 nício 301 Medidas e cálculos MON < ONT 303 | 307 : 302 In PP OPTZ == 304 308 ' Redução da eficácia F espectral cálculo de fieno S EÍRO B e (C/N) a St(CNa — | 309 na A <A Bb mar? =>" <B> EMT Sim Pa + Redução de D te palha da silaánia * Aumento de eficácia * Redução de D : espectral * Cálculo de B e (C/N).., Cálculo de B e (C/N).., 306 310 311 Controle de potência.

FIG.3

: 4/4 | INÍCIO | pese = 401 | Pré-determinação 1 —/ | dosKvalores | | (C/N) ez : Lee erra aa ada É Aquisição das 102 medidas C/N (pontos A de funcionamento - corrente) Dedução C/N 405 (Pontos de funcionamento diferentes do ponto corrente) 404 Seleção e aplicação do ponto de funcionamento ótimo. 405 Controle de potência em | FIG.4