APARELHO E MÉTODO PARA TRANSMITIR SINAIS DE RADIOFAROL EM
UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO
Campo da Invenção: A presente invenção relaciona-se, em geral, a sistemas de comunicação e, mais particularmente, a sinais de radiofarol de transmissão em tais sistemas de comunicação.
Fundamento da Invenção: Em sistemas de comunicação sem fio de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA) atuais, a transferência de uma comunicação da estação móvel de uma frequência para outra frequência, referida como "transferência rigorosa (hard- handoff)", apresenta um problema. 0 maior problema apresentado durante uma transferência rigorosa (hard- handoff) CDMA ocorre devido ao MAHO (Transferência Auxiliada por Móvel). Especialmente, é difícil para a estação móvel determinar a localização na qual a transferência rigorosa (hard-handoff) deve ocorrer. Uma solução para o problema da transferência rigorosa (hard- handof f) em CDMA é usar o assim chamado "sinal de radiofarol", para fazer com que as estações móveis façam a "transferência suave (soft-handoff)" (isto é, a transferência de uma dispersão de frequência com um desvio de pseudo ruído (PN)) para uma mesma frequência com um diferente desvio de PN. Tipicamente, os canais alvo e de origem são separados por um limite e estão em diferente áreas do sistema de radiotelefonia celular CDMA, ou podem ser operados separadamente por dois operadores . Após a ocorrência de uma transferência suave (soft-handoff) através do limite, uma transferência rigorosa (hard- handof f) dentro do sistema comum de radiotelefonia celular CDMA alvo é executada, como é reconhecido na técnica.
Os problemas com a solução dos sinais de radiofarol permanecem. Por exemplo, para sistemas de comunicação CDMA que são de multi-frequência, um sinal de radiofarol correspondente é solicitado para cada frequência fornecida pelo sistema de comunicação CDMA de origem. Este problema é aumentado quando os sistemas de comunicação CDMA de origem e de alvo tornam-se setorizados. Finalmente, fornecer transmissores adicionais correspondentes âs multi- frequências do sistema de radiotelefonia celular CDMA de origem é caro, uma vez que é exigido um transmissor dedicado para transmitir cada sinal de radiofarol.
Desta forma, existe uma necessidade por um aparelho e um método que superem as deficiências do estado da técnica.
Breve Descrição dos Desenhos: A Figura 1, de forma geral, descreve um sistema de comunicação que de modo produtivo emprega a varredura de Sinal de radiofarol de acordo com a invenção. A Figura 2 descreve, de forma geral, um diagrama de temporização usado para, de modo produtivo, implementar a varredura de sinal de radiofarol, de acordo com a invenção. A Figura 3 descreve, de forma geral, um transmissor de sinal de radiofarol capaz de gerar um sinal de radiofarol com um canal piloto somente ou um sinal de radiofarol incluindo um canal comum piloto/de busca/de sincronização para cada uma das frequências (F1-F3), de acordo com a invenção. A Figura 4 descreve, de forma geral, um transmissor de sinal de radiofarol capaz de gerar um sinal de radiofarol incluindo canais piloto/de busca/de sincronização que são diferentes para cada uma das frequências (F1-F3), de acordo com a invenção. A Figura 5, de forma geral, descreve o transmissor de sinal de radiofarol da Figura 3, configurado para fornecer uma pluralidade de sinais de radiofarol a vários setores de uma área de cobertura, de acordo com a invenção.
Descrição Detalhada da Modalidade Preferida: Um único transmissor controlado para transmitir em frequências de sinal de radiofarol apropriadas é varrido através de cada uma das frequências, de forma que uma estação móvel possa determinar quando uma transferência rigorosa (hard-handoff) é exigida para diferentes frequências. O transmissor é controlado por um controlador para transmitir sinais de radiofarol que incluem um canal piloto somente, um canal piloto/de sincronização, canais piloto/de busca/de sincronização comuns para cada uma das frequências, ou canais piloto/de busca/de sincronização diferentes para cada uma das frequências. O controle adicional é fornecido pelo controlador, de forma que cada uma das frequências seja também transmitida para diferentes setores, quando a área de cobertura suportada por uma estação-base alvo é setorizada.
Um aparelho, exposto de forma geral, para transmitir uma pluralidade de sinais de radiofarol em um sistema de comunicação é descrito de acordo com a invenção. A pluralidade de sinais de radiofarol tem uma correspondente pluralidade de diferentes frequências e é utilizada primeiramente para iniciar a transferência de uma estação móvel de uma primeira frequência para uma segunda frequência. O aparelho compreende um transmissor para transmitir os sinais de radiofarol na correspondente pluralidade de diferentes frequências e um controlador para controlar o tempo no qual o transmissor transmite os sinais de radiofarol na correspondente pluralidade de diferentes frequências. Como exposto de forma levemente diferente, o controlador também controla o transmissor para transmitir os sinais de radiofarol em diferentes tempos . Um método correspondente implementado pelo aparelho de acordo com a invenção é também descrito aqui.
Na modalidade preferida, o sistema de comunicação também compreende um sistema de comunicação sem fio de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA). 0 controlador é síncrono ou assincrono com o sistema de comunicação sem fio CDMA. A pluralidade de sinais de radiofarol pode incluir um sinal com um canal piloto, um sinal com canais piloto e de sincronização, um sinal com canais piloto, de busca e de sincronização que são comuns aos sinais de radiofarol ou diferentes de um sinal de radiofarol a outro. 0 aparelho também inclui um meio para aceitar a entrada relacionada a uma designação dos diferentes canais piloto, de busca e de sincronização para cada um da pluralidade de sinais de radiofarol. Em uma modalidade alternativa, o aparelho é configurado de forma que o transmissor para transmitir os sinais de radiofarol na correspondente pluralidade de diferentes frequências seja periodicamente comutado para um diferente setor de uma área de cobertura.
Também é descrito aqui, de acordo com a invenção, um sistema de comunicação para fazer a transferência de uma estação móvel de uma primeira frequência para uma segunda frequência. O sistema de comunicação compreende, em uma área de cobertura alvo, um meio para transmitir uma pluralidade de sinais de radiofarol em uma correspondente pluralidade de diferentes frequências e um meio para controlar o tempo no qual o transmissor transmite os sinais de radiofarol possuindo a correspondente pluralidade de diferentes frequências. Em uma estação móvel, um meio, baseado em um dos sinais de radiofarol recebido, é incluído para determinar que a transferência da primeira frequência para a segunda frequência foi solicitada e para iniciá-la.
Em um controlador, um meio é incluído para ordenar a estação móvel a fazer a transferência da primeira frequência para a segunda frequência, com base na informação relacionada à iniciação da transferência. 0 sistema de comunicação é um sistema de comunicação sem fio de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA). Em um sistema de comunicação, a estação móvel comunica-se com um estação-base de origem através de um sinal de comunicação que possui uma primeira frequência de uma pluralidade de diferentes frequências. A estação móvel inicia a transferência com base em uma comparação entre o sinal de comunicação que tem a primeira frequência da pluralidade de diferentes frequências e aquele recebido dos sinais de radiofarol com a primeira frequência.
Especialmente, a estação móvel inicia a transferência com base em uma comparação de Ec/I0 entre o sinal de comunicação com a primeira frequência da pluralidade de diferentes frequências e aquele recebido dos sinais de radiofarol possuindo a primeira frequência. A Figura 1, de forma geral, descreve um sistema de comunicação CDMA que pode, de modo produtivo, implementar a presente invenção. Na modalidade preferida, o sistema de comunicação CDMA é um sistema de radiotelefonia celular CDMA compatível com IS-95A, "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" e publicado pela Electronic Industries Association (EIA), 2001 Eye Street, N.W, Washingtion, D.C. 20006 para Sistemas Celulares Digitais (DSC) e ANSI-J-STD-008 para Sistemas de Comunicação Pessoais (PCS). Como mostrado na Figura 1, uma estação móvel (MS - 101) é mostrada em comunicação CDMA com uma estação-base de origem (103). Na modalidade preferida, a estação-base de origem (103) fornece uma cobertura de antena onidirecional para a MS (101), mas habilitados na técnica irão reconhecer que a estação-base de origem (103) pode igualmente fornecer cobertura de antena setorizada para a MS (101). Nesta configuração exemplar da Figura 1, a estação-base de origem (103) fornece comunicação CDMA para a MS (101) através das frequências (F1-F3) , e assim a MS (101) irá somente comunicar-se com a estação-base de origem (103) através de um canal de tráfego (TCH) na frequência Fl, F2 ou F3, enquanto estiver na área de cobertura da estação-base de origem (103). Aqueles versados na técnica também irão considerar que qualquer número de frequências pode ser implementado, dependendo das solicitações do sistema de comunicação CDMA. À medida que a MS (101) move-se da área de cobertura da estação-base de origem (103) além de um limite (105) e para dentro de uma área de cobertura fornecida pela estação-base alvo (106), a transferência rigorosa (hard- handoff) da MS (101) é requisitada. Isto é verdade uma vez que a estação-base alvo (106) somente suporta a comunicação CDMA nas frequências F4-F6, e não nas frequências F1-F3. É este exato cenário que causa problemas com a transferência rigorosa (hard-handoff) em sistema de comunicação CDMA, como descrito acima.
Visando superar as deficiências do estado da técnica, um aparelho (109) para transmitir uma pluralidade de sinais de radiofarol no sistema de comunicação CDMA é fornecido, de acordo com a invenção. 0 aparelho (109) , como descrito na Figura 1, é mostrado para estar, de forma geral, dentro de uma área de cobertura alvo; em uma implementação real do sistema, o aparelho (109) está substancialmente colocalizado com a estação-base alvo (106) . Como mostrado na Figura 1, um controlador de varredura (112) controla um transmissor, que na modalidade preferida é um amplificador de potência linear (LPA - 115) e um gerador de sinal de radiofarol (116) , de forma que o LPA (115) varra em cada uma das frequências (F1-F3) por um período de tempo que seja grande o suficiente para permitir que a MS (101) determine que uma transferência é solicitada, de acordo com a invenção. Por outro lado, o período de tempo é pequeno o suficiente para fazer com que a MS (101) faça a transferência através do limite (105), antes que sua comunicação CDMA esteja prejudicada, de acordo com a invenção. Um bloco de sincronização de temporização do sistema de posicionamento global (GPS) (117) está também acoplado ao gerador de sinais de radiofarol (116) (e ao controlador de varredura (112) em uma modalidade específica) para fornecer a informação de temporização necessária. A Figura 2, de forma geral, descreve um diagrama de temporização usado para, de modo produtivo, implementar a varredura do sinal de radiofarol, de acordo com a invenção.
Como mostrado na Figura 2, o LPA (115) é ligado e desligado por impulsos aproximadamente a cada dois segundos, na modalidade preferida. Durante o tempo em que o LPA (115) está desligado, uma carga de suprimento de potência provisória (não mostrada) é comutada para a posição "ligada", com o objetivo de reduzir a quantidade de ondas transitórias introduzidas dentro do suprimento de potência do LPA (115) . Como pode ser visto na Figura 2, para os primeiros dois segundos, o LPA (115) transmite na frequência Fl; para os dois segundos seguintes, o LPA (115) transmite na frequência F2, e assim por diante. Após seis segundos, o LPA (115) novamente transmite na frequência Fl, e o ciclo de transmissão nas frequências (F1-F3) continua.
Desta forma, o transmissor de sinal de radiofarol (109), de acordo com a invenção, varre cada uma das frequências (Fl- F3) por um tempo, de forma que a MS (101) possa fazer uma determinação de transferência. Uma vez que, neste exemplo, o número de transmissores de sinal de radiofarol é reduzido em dois terços, a quantidade de interferência introduzida na área de cobertura alvo é, de modo correspondente, reduzida em dois terços. Adicionalmente, uma redução de dois terços nos transmissores de sinal de radiofarol dedicados corresponde a uma economia no custo de dois terços para os transmissores de sinal de radiofarol.
Referindo-se novamente à Figura 1, se a MS (101) está em comunicação CDMA com a estação-base de origem (103) na frequência Fl, uma transferência para um TCH na frequência F4, F5 ou F6 fornecida pela estação-base alvo (106) é iniciada quando a MS (101) determina que uma transferência é solicitada. Na modalidade preferida, a MS (101) determina que uma transferência é solicitada quando, para este exemplo, a transmissão na frequência F1 pelo transmissor de sinal de radiofarol (109) durante um intervalo particular de dois segundos excede um limite. Na modalidade preferida, em sistemas de comunicação CDMA compatíveis com IS-95A e ANSI J-STD-008, o limite é um limite T_COMP. O limite T_C0MP é essencialmente um limite que está 2 dB acima do canal piloto transmitido pela estação-base de origem (103) e, como visto na MS (101) , está na bem conhecida forma Ec/I0. Os controladores de estação-base (BSC - 118 e 121) comunicam-se entre si, através de um centro de manutenção e comutação (MSC - 124), para fornecer a sinalização necessária exigida para atingir a transferência rigorosa (hard-handoff) da MS (101). Os acima mencionados IS-95A e ANSI J-STD-008 incluem todas as descrições relevantes relacionadas ao envio de mensagens e parâmetros exigidos para a transferência da estação-base de origem (103) para a estação-base alvo (106), através dos BSCs (118 e 121) e do MSC (124) .
Os sinais de radiofarol transmitidos pelo transmissor de sinal de radiofarol (109) podem incluir um canal piloto somente, um canal piloto e de busca, um canal piloto/de busca/de sincronização comum para cada uma das frequências F1-F3, ou um canal piloto/de busca/de sincronização diferente para cada uma das frequências F1-F3. A Figura 3 descreve, de forma geral, um transmissor de sinal de radiofarol (109) capaz de gerar um sinal de radiofarol incluindo ura canal piloto apenas, um canal piloto e de busca, um canal piloto/de busca/de sincronização comum para cada uma das frequências (F1-F3) de acordo com a invenção.
Como mostrado na Figura 3, o controlador de varredura (112) é independente da temporização associada com os canais piloto/de busca/de sincronização CDMA. Os canais CDMA recebem a informação de sincronização de temporização do GPS do bloco de sincronização de temporização do GPS (117).
Como os sinais de radiofarol nas frequências (F1-F3), nesta implementação, incluem um canal piloto somente, um canal piloto e de busca ou um canal piloto/de busca/de sincronização comum para cada uma das frequências de varredura F1-F3, o controlador de varredura (112) é, independente da temporização do GPS, fornecido pelo bloco de sincronização de temporização do GPS (117) e é, desta forma, assíncrono com a temporização do sistema de comunicação CDMA. É importante notar que a transferência pode ocorrer quando a estação móvel está em um dos dois modos. Em um primeiro modo, quando a MS (101) está em comunicação CDMA em um canal de tráfego (TCH) em uma das frequências (F1-F3) (comumente referido como "modo de tráfego"), o sinal de radiofarol transmitido pelo transmissor de sinal de radiofarol (109), de acordo com a invenção, necessita somente incluir um canal piloto. Nesta situação, a sinalização do BSC (121) irá indicar que um sinal de radiofarol incluindo apenas o canal piloto será transmitido. Quando a MS (101) está no modo de tráfego, ela gera uma Mensagem de Medição de Intensidade de Piloto (PSMM) no momento em que determina que uma transferência é solicitada. A PSMM indica ao MSC (124) que o canal piloto dentro do sinal de radiofarol transmitido pelo transmissor de sinal de radiofarol (109), de acordo com a invenção, e recebido pela MS (101) está 2 dB acima do canal piloto transmitido pela estação-base de origem (103). Em resposta à PSMM, o MSC (124) gera uma mensagem de Transferência Estendida que instrui a MS (101) a comutar para uma das frequências F4, F5 ou F6 suportadas pela estação-base alvo (106). A mensagem de Transferência Estendida inclui informação adicional, tal como um código Walsh e a designação do TCH para uso na nova frequência F4, F5 ou F6.
Em um segundo modo, quando a MS (101) está ligada e registrada com a estação-base de origem (103), mas não em um canal de tráfego (comumente referido como "modo inativo"), uma transferência da MS (101) no modo inativo requer que o sinal de radiofarol transmitido pelo transmissor de sinal de radiofarol (109) de acordo com a invenção inclua canais piloto/de busca/de sincronização.
Novamente, nesta situação, o gerador de sinais de radiofarol (116) é instruído através da sinalização do BSC (121) quando a MS (101) está em um modo inativo e tais canais piloto/de busca/de sincronização requerem transmissão. Durante uma transferência de modo inativo, nenhuma sinalização é exigida. A MS (101) irá novamente determinar que o canal piloto dentro do sinal de radiofarol transmitido pelo transmissor de sinal de radiofarol (109) de acordo com a invenção e recebido pela MS (101) está 2 dB acima do canal piloto transmitido pela estação-base de origem (103), e a MS (101) irá iniciar a transferência rigorosa (hard-handoff). Ela sintoniza para o canal de busca dentro do sinal de radiofarol transmitido pelo transmissor de sinal de radiofarol (109) e recebe mensagens de busca de cabeçalho neste. A informação de frequência contida nas mensagens de cabeçalho do canal de busca faz com que a MS (101) mude para uma das frequências F4, F5 ou F6 suportadas pela estação-base alvo (106), assim completando a transferência rigorosa (hard-handoff) de modo inativo. É importante notar que durante a transferência rigorosa (hard-handoff) em um dos dois modos (tráfego ou inativo), o controlador de varredura (112) não necessita estar acoplado ao bloco de sincronização de temporização do GPS (117) para obter a temporização do GPS, uma vez que nestas situações, a varredura do sinal de radiofarol de acordo com a invenção pode ser executada sem a tal temporização do GPS.
Como também mostrado na Figura 3, um sintetizador de frequência (306) sob controle do controlador de varredura (112) é controlado para operar sobre as frequências (Fl- F3) , de acordo com a invenção. A saída do sintetizador de frequência (306) para o período de tempo particular (como mostrado na Figura 2) é direcionado para um modulador de radiofrequência (RF) CDMA (309), que modula o sinal de radiofarol particular como exigido pela MS (101), com base no seu modo de operação (por exemplo, modo de tráfego ou inativo). A saída do modulador (309) é introduzido no LPA (115), que é ligado e desligado por impulsos, como também é mostrado na Figura 2. Desta forma, a operação de varredura da Figura 3, de acordo com a invenção, transmite um sinal de radiofarol que inclui um canal piloto apenas, um canal piloto/de sincronização ou canais piloto/ de busca/de sincronização para cada uma das frequências (F1-F3). A Figura 4, de forma geral, descreve um transmissor de sinal de radiofarol (109) capaz de gerar um sinal de radiofarol incluindo canais piloto/de busca/de sincronização que são diferentes para cada uma das frequências (F1-F3), de acordo com a invenção. Os canais CDMA recebem informação de sincronização de temporização do GPS do bloco de sincronização de temporização do GPS (117).
Como mostrado na Figura 4, o controlador de varredura (112) aceita a informação de tempo e frequência do bloco (117) através do sinal (403) e é, deste modo, sincronizado ao GPS e â saída de dados de canal de busca/de sincronização do bloco de sincronização de temporização do GPS (117) . Como os sinais de radiofarol nas frequências (F1-F3) nesta implementação incluem os canais piloto/de busca/de sincronização que são diferentes para cada uma das frequências de varredura F1-F3, o controlador de varredura (112) é dependente da temporização do GPS fornecido pelo bloco (117) e é assim síncrono com a temporização do sistema de comunicação CDMA. Como nas várias situações descritas acima, a sinalização do BSC (121) indica ao transmissor de sinal de radiofarol (109) que um sinal de radiofarol incluindo canais piloto/de busca/de sincronização que são diferentes para as frequências F1-F3 necessita ser transmitido à MS (101) para atingir a transferência, de acordo com a invenção. A Figura 5, de forma geral, descreve o transmissor de sinal de radiofarol (109) da Figura 3 configurado para fornecer uma pluralidade de sinais de radiofarol para vários setores de uma área de cobertura, de acordo com a invenção. Como mostrado na Figura 5, um comutador de antena (503) é adicionado para permitir a comutação da pluralidade de sinais de radiofarol entre os setores (A1-A3) de uma área de cobertura servida pela estação-base alvo (106).
Visando controlar a transmissão por setor (A1-A3), um sinal de controle adicional (506) é incluído para controlar o comutador de antena (503). Na modalidade preferida, o sinal de controle (506) controla o comutador de antena (503) para comutar de setor a setor, após cada uma das frequências (F1-F3) ter sido varrida em um setor particular (A1-A3). Em outras palavras, usando a temporização de exemplo da Figura 2, o sinal de controle (506) controla o comutador de antena (503) para comutar de setor a setor aproximadamente a cada 6 segundos. Versados na técnica irão considerar que o controle de comutação de setor a setor pode ser baseado em outros parâmetros, como exigido pela implementação particular do sistema de comunicação CDMA. Versados na técnica irão também considerar que o transmissor de sinal de radiofarol descrito com relação à Figura 4 pode, da mesma maneira, ser modificado para transmitir para os setores (A1-A3) (ou qualquer número de setores), sem desviar do espírito e escopo da invenção.
Embora a invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referência a uma modalidade particular, será compreendido por aqueles habilitados na técnica que várias mudanças na forma e nos detalhes podem ser feitas nesta, sem se afastar do espírito e do escopo da mesma. As estruturas, materiais, ações e equivalentes correspondentes de todos os meios ou etapas mais os elementos de função nas reivindicações abaixo são objetivados para incluir qualquer estrutura, material ou ação para executar as funções em conjunto com outros elementos reivindicados.