ES2137911T3 - Control de potencia adaptable para un transmisor de espectro expandido. - Google Patents
Control de potencia adaptable para un transmisor de espectro expandido.Info
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Abstract
LA INVENCION HACE REFERENCIA A UNA ESTACION MOVIL PARA UTILIZARLA EN UNA RED DE COMUNICACIONES CELULARES QUE UTILIZA MODULACION DE ESPECTRO EXTENDIDO DONDE UNA ESTACION BASE TRANSMITE LAS SEÑALES DE ESPECTRO EXTENDIDO QUE SON RECIBIDAS POR LA ESTACION MOVIL Y LA ESTACION MOVIL INCLUYE UN TRANSMISOR (112) Y UNA ANTENA ASOCIADA PARA TRANSMITIR SEÑALES DE ESPECTRO EXTENDIDO A LA ESTACION BASE. LA ESTACION MOVIL INCLUYE UN CONTROL DE POTENCIA ADAPTATIVA QUE COMPRENDE: COMO MINIMO UN CIRCUITO (101, 102, 103; 201, 202, 203) PARA ADQUIRIR Y DECODIFICAR LAS SEÑALES LLAMADAS DE ESPECTRO EXTENSO DE LA ESTACION BASE INDICADA; UN DETECTOR (104) ACOPLADO A UNO DE LOS LLAMADOS CIRCUITOS DE ADQUISICION (101, 102, 103) PARA DETECTAR UN NIVEL DE POTENCIA RECIBIDO DE UNA SEÑAL GENERICA DE ESPECTRO EXTENDIDO TRANSMITIDA POR LA ESTACION BASE; UN DECODIFICADOR (105) ACOPLADO A UNO DE LOS CIRCUITOS DE ADQUISICION MENCIONADOS (101, 102, 103; 201, 202, 203) PARA DECODIFICAR UN VALOR UMBRAL DE UNA SEÑAL DE DATOS APC CODIFICADA DENTRO DE UNA SEÑAL DE ESPECTRO EXTENSO TRANSMITIDA POR LA ESTACION BASE; UN AMPLIFICADOR DIFERENCIAL (106) ACOPLADO A DICHO DETECTOR (104) Y EL DECODIFICADOR INDICADO (105) PARA GENERAR UNA SEÑAL DE COMPARACION COMPARANDO EL NIVEL DE POTENCIA RECIBIDO CON EL VALOR UMBRAL INDICADO; Y UN DISPOSITIVO DE GANANCIA VARIABLE (111) ACOPLADO A DICHO AMPLIFICADOR DIFERENCIAL (106) Y ENTRE EL TRANSMISOR (112) DE LA ESTACION MOVIL Y LA ANTENA, SENSIBLE A DICHA SEÑAL DE COMPARACION INDICANDO UN AUMENTO O DESCENSO PARA AJUSTAR UN NIVEL DE POTENCIA DE TRANSMISOR DE LA SEÑAL DE ESPECTRO EXTENDIDO DE TRANSMISOR DESDE DICHO TRANSMISOR DE LA ESTACION MOVIL (112).
Description
Control de potencia adaptable para un transmisor
de espectro expandido.
Esta invención está relacionada con las
comunicaciones de espectro expandido, y más particularmente con un
aparato y procedimiento para el control de potencia autoadaptable de
una señal de espectro expandido en un entorno de comunicaciones
celulares y personal.
La señal de espectro expandido se genera
típicamente mediante la modulación de una señal de datos de
información con una señal de código de chip. La señal de datos de
información puede proceder de un dispositivo de datos, tal como un
ordenador, o un dispositivo analógico que genere una salida de
señal analógica, la cual haya sido digitalizada en una señal de
datos de información, tal como la voz o el vídeo. La señal de
código de chip se genera mediante un código de chip, en que la
duración T_{c} de cada chip es substancialmente menor que un bit
de datos o el símbolo de los datos.
El espectro expandido proporciona un medio de
comunicación en que una señal de espectro expandido ocupa un ancho
de banda en exceso respecto del ancho de banda mínimo necesario
para enviar la misma información. La expansión de la banda se lleva
a cabo utilizando un código de chip, el cual es independiente de la
señal de datos de información. Se emplea una recepción sincronizada
con el código del chip en el receptor, para
des-expandir la señal de espectro expandido y
subsiguientemente recuperar los datos a partir de la señal de
espectro expandido.
La modulación de espectro expandido ofrece muchas
ventajas como sistema de comunicaciones para una central telefónica
o un entorno urbano. Estas ventajas incluyen la reducción de la
interferencia intencional y no intencional, combatir los problemas
multitrayecto, y proporcionar acceso múltiple a un sistema de
comunicaciones compartido por múltiples usuarios. Comercialmente,
estas aplicaciones incluyen a las redes de área local, aunque no
limitadas a las mismas, de redes de área local para ordenadores y
redes de comunicaciones personales para teléfonos, así como en
otras aplicaciones de datos.
Una red de comunicaciones celulares que utilice
la modulación de espectro expandido para la comunicar entre una
estación base y una multiplicidad de usuarios, requiere el control
del nivel potencia de una estación móvil de usuario particular.
Dentro de una célula en particular, una estación móvil cerca de la
estación base de la célula puede ser requerida para que transmita
con un nivel de potencia inferior que la correspondiente a cuando
la estación móvil se encuentra cerca del perímetro externo de la
célula. Esto se hace para asegurar un nivel de potencia constante en
la estación base, recibido de cada estación móvil. Un sistema de
control del nivel de potencia representativo adaptado para
direccionar los requisitos de control de potencia, dentro de la
célula en particular, es que se expone en un documento científico de
R. F. Ormondroyd titulado "Control de potencia para sistemas de
espectro expandido", páginas 109 a 115 de las Actas de la
Conferencia de Equipos y Sistemas de Comunicaciones, que tuvo lugar
en Birmingham, Reino Unido los días 20-22 de Abril
de 1982. El sistema de Ormondroyd es un sistema de bucle cerrado que
requiere realimentación, es decir, el nivel de potencia de la
transmisión de la unidad móvil se mide en la estación base y, en
respuesta a esta medida, la estación base efectúa un incremento o
disminución en la potencia del transmisor de la unidad móvil. Para
implementar dicho sistema en un entorno de interferencias, puede
utilizarse un salto de frecuencia, tal como se expone en un
artículo de Munday y Pinches, titulado "Sistema de radio de salto
de frecuencia Jaguar-V", Actas del IEEE, Volumen
129, Parte F, Número 3 (Junio 1982). Otro transceptor de radio
similar que incluye una sección de control es el descrito en
EP-A-0392079 (Mitsubishi), 17
Octubre 1990.
En una primera región geográfica, tal como un
entorno urbano, la arquitectura celular dentro de la primera región
geográfica puede tener pequeñas células que estén cerca entre sí,
requiriendo un bajo nivel de potencia para cada usuario móvil. En
una segunda región geográfica, tal como un entorno rural, la
arquitectura celular dentro de la región puede tener grandes
células que están dispersas entre sí, requiriendo un nivel de
potencia relativamente alto de cada usuario móvil. Un usuario móvil
que se desplaza desde una primera región geográfica a la segunda
región geográfica, tiene que ajustar el nivel de potencia de su
transmisor, para cumplir los requisitos de una región geográfica en
particular. De lo contrario, si el usuario móvil viaja desde una
región escasamente poblada con pocas células dispersas utilizando un
nivel de potencia relativamente alta con su transmisor de espectro
expandido, hasta una región poblada densamente con muchas células
sin reducir el nivel de potencia de su transmisor de espectro
expandido, su transmisor de espectro expandido puede provocar una
interferencia no deseable dentro de la célula en que esté situado
y/o a las células adyacentes.
Un objeto de la invención es proporcionar un
aparato de acuerdo con la reivindicación 1.
Realizaciones preferentes de la invención se dan
en las reivindicaciones subordinadas.
Los dibujos adjuntos, que se incorporan y que
constituyen una parte de la memoria, muestran las realizaciones
preferidas de la invención, y que conjuntamente con la descripción,
sirven para explicar los principios de la invención.
La Figura 1 muestra un receptor y transmisor de
control de potencia autoadaptable de acuerdo con la presente
invención;
La Figura 2 muestra un receptor y transmisor de
control de potencia autoadaptable de acuerdo con la presente
invención;
La Figura 3 muestra el efecto relativo de una
multiplicidad de usuarios que se comunican con espectro expandido en
un entorno celular utilizando o no el control de potencia
autoadaptable; y
La Figura 4 es un diagrama de flujo del
procedimiento de la presente invención.
Se hará referencia ahora con detalle a las
presentes realizaciones preferidas de la invención, cuyos ejemplos
se muestran en los dibujos adjuntos, en que los numerales de
referencia iguales indican elementos iguales a través de las
distintas vistas.
La presente invención supone que una pluralidad
de estaciones móviles operan en una red de comunicaciones celular,
utilizando modulación de espectro expandido. La red de
comunicaciones celular tiene una pluralidad de regiones
geográficas, con una multiplicidad de células dentro de una región
geográfica. La capacidad de las células en una primera región
geográfica puede diferir de la capacidad de las células en una
segunda región geográfica. En una primera región geográfica tal
como un entorno urbano, la arquitectura celular dentro de la región
puede tener células pequeñas que estén cerca entre sí. En una
segunda región geográfica tal como un entorno rural, la
arquitectura celular dentro de la región puede tener grandes
células que estén dispersas entre sí.
Puede requerirse que una estación móvil en la
primera región geográfica transmita un nivel de potencia inferior a
la necesaria en la segunda región geográfica. Este requisito
podría ser debido a una distancia menor de la estación móvil hasta
la estación base. Dentro de una célula en particular, puede ser
necesario que una estación móvil próxima a la estación base
transmita con un nivel de potencia inferior que cuando la estación
móvil está próxima a un perímetro exterior de la célula. Esto se
efectúa para asegurar un nivel de potencia constante en la estación
base, recibido de cada estación móvil.
En la presente invención, una estación base
dentro de una célula en particular transmite una señal genérica de
espectro expandido y una señal de datos APC. La señal de datos APC
puede ser transmitida junto o separada con la señal genérica de
espectro expandido. Por ejemplo, una señal de espectro expandido que
utilice una palabra del primer código de chip puede ser considerada
un primer canal teniendo la señal genérica de espectro expandido, y
una señal de espectro expandido que utilice una palabra de código
de un segundo chip puede ser considerada como un segundo canal. La
señal de datos APC puede ser transmitida en el mismo canal, es
decir, el primer canal, como la señal genérica de espectro
expandido, o en un segundo canal que sea diferente de la señal
genérica de espectro expandido.
En la configuración del ejemplo mostrado en la
Figura 1, se proporciona un aparato para el control de potencia
autoadaptable de un transmisor de espectro expandido. Cada estación
móvil comprende un medio de adquisición, un medio detector, un medio
descodificador, un medio de diferenciación, un medio transmisor,
una antena, y un medio de ganancia variable. El aparato, a modo de
ejemplo, puede tener el medio de adquisición incluido como un
primer dispositivo de producto 101, un generador de primer código
de chip 102, y un filtro pasabanda 103. El medio detector puede ser
realizado como un detector de envolvente 104. Puede utilizarse
otros detectores típicos con la presente invención, tal como los
detectores de ley cuadrática o los detectores coherentes, tal como
se conoce bien en la técnica. El medio descodificador puede
realizarse como el descodificador 105. El medio de diferenciación
puede realizarse como el amplificador diferencial 106, el medio
transmisor como el transmisor 112 y el medio de ganancia variable
como el dispositivo de ganancia variable 111. El dispositivo de
ganancia variable 111 puede ser un amplificador de ganancia
variable, un atenuador de ganancia variable o cualquier dispositivo
que ejecute la misma función que el dispositivo de ganancia variable
111 aquí descrito.
El primer dispositivo de producto 101 está
acoplado al generador 102 de primer código de chip y al filtro
pasabanda 103. El detector de envolvente 104 está acoplado entre el
filtro pasabanda 103 y el amplificador diferencial 106. El
descodificador 105 está acoplado entre el filtro pasabanda 103 y el
amplificador diferencial 106. El descodificador 105
alternativamente puede estar acoplado a la salida del detector de
envolvente 104. El dispositivo de ganancia variable 111 está
acoplado al amplificador diferencial 106 y entre el transmisor 112 y
la antena.
El descodificador 105, tal como se muestra
ilustrativamente en la Figura 2, alternativamente puede estar
acoplado entre un segundo filtro pasabanda 203 y el amplificador
diferencial 106. En esta realización en particular, el segundo
filtro pasabanda 203 está acoplado a un segundo dispositivo de
producto 201. El segundo dispositivo de producto 201 está conectado
a un generador de segundo código de chip 202. La realización de la
Figura 2 podría ser utilizada cuando la señal de datos APC se
transmita a través del segundo canal simultáneamente mientras que la
señal genérica de espectro expandido se transmite en el primer
canal. El segundo canal utiliza una señal de espectro expandido con
una palabra de código de un segundo chip, y el generador de segundo
código de chip 202 genera una señal de segundo código de chip
utilizando la palabra de código del segundo chip.
El dispositivo de producto 101, Figuras 1 ó 2,
utilizando una señal de primer código de chip desde el generador de
primer código de chip 102, adquiere la señal genérica de espectro
expandido transmitida desde la estación base. La señal del primer
código de chip tiene la misma palabra de código de chip que la señal
genérica de espectro expandido. El detector de envolvente 104
detecta un nivel de potencia recibida de la señal genérica de
espectro expandido. El nivel de potencia recibida puede ser medido
en el detector.
El descodificador 105 descodifica la señal de
datos APC de la señal genérica de espectro expandido como un umbral.
Más particularmente, los datos que establecer o fijan el umbral
para el amplificador diferencial 106 son enviados con la señal de
datos APC.
El amplificador diferencial 106 genera una señal
de comparación, mediante la comparación del nivel de potencia
recibida de la señal genérica de espectro expandido con respecto al
umbral. El amplificador diferencial 106 puede emplear un
amplificador diferencial o bien otros circuitos para ejecutar la
función de la comparación.
El transmisor 112 transmite una señal de espectro
expandido del transmisor. El dispositivo de ganancia variable 111,
utilizando la señal de comparación, ajusta un nivel de potencia del
transmisor de la señal de espectro expandido del transmisor en el
transmisor. El dispositivo de ganancia variable 111 puede ser
realizado con un amplificador de ganancia variable, un atenuador de
ganancia variable, o un dispositivo equivalente que pueda ajustar
el nivel de potencia de la señal de espectro expandido del
transmisor.
Durante la operación, la estación base en una
célula puede transmitir la señal genérica de espectro expandido
sobre una base continua sobre una base periódica repetitiva. Las
estaciones móviles dentro de la célula, reciben la señal genérica
de espectro expandido. La señal genérica de espectro expandido
recibida es adquirida y des-expandida con la señal
del primer código de chip del generador del primer código de chip
102 y el primer dispositivo de producto 101. La señal genérica de
espectro expandido des-expandida es filtrada a
través del filtro pasabanda 103. La estación móvil detecta la señal
genérica de espectro expandido des-expandida
utilizando el detector de envolvente 104, y mide el nivel de
potencia recibida de la señal genérica de espectro expandido.
La señal de datos APC puede ser transmitida en el
mismo canal que la señal genérica de espectro expandido utilizando
la misma palabra de código de chip que la señal genérica de
espectro expandido. En este caso, la señal de datos APC es
transmitida a un intervalo de tiempo diferente a cuando se transmite
la señal genérica de espectro expandido. Este formato permite a la
estación móvil adquirir la sincronización con el código del primer
chip, utilizando la señal genérica de espectro expandido.
Como una alternativa, la señal de datos APC puede
ser transmitida en un canal codificado diferente utilizando una
palabra de código del segundo chip. En el último caso, la segunda
señal de espectro expandido que tiene la señal de datos APC sería
adquirida por el generador de segundo código de chip 202 y el
segundo dispositivo de producto 201. En cualquier caso, la señal de
datos APC es descodificada utilizando el descodificador 105.
Adicionalmente, la señal de datos APC puede ser multiplexada por
división en el tiempo o multiplexada por división de frecuencia con
la señal genérica de espectro expandido.
El descodificador 105 descodifica a partir de la
señal de datos APC el valor del umbral para la utilización por el
amplificador diferencial 106. Por ejemplo, si existieran ocho
niveles para ajustar el nivel del umbral, entonces como mínimo
puede utilizarse una palabra de tres bits con la señal de datos APC
para transmitir el umbral a una estación móvil. El umbral se
utiliza para ajustar y/o configurar el umbral del amplificador
diferencial 106. De acuerdo con ello, el nivel de potencia recibida
del detector de envolvente 104 se compara con el umbral del
amplificador diferencial 106.
Si el nivel de potencia recibida es mayor que el
umbral, entonces el dispositivo de ganancia variable 111
disminuiría o rebajaría el nivel de potencia de espectro expandido
del transmisor. Si el nivel de potencia recibida es inferior al del
umbral en el amplificador diferencial 106, entonces el dispositivo
de ganancia variable 111 aumentará la potencia de espectro expandido
del transmisor.
El circuito APC 110 de las Figuras 1 y 2 puede
ser construido en un chip de procesador de señales digitales. Un
convertidor analógico-digital situado en la salida
del filtro pasabanda 103 convertiría la señal recibida en una señal
de datos. El detector de envolvente 104, el descodificador 105 y el
amplificador diferencial 106 pueden ser implementados como parte de
las funciones de procesado de señales digitales en el chip del
procesador de señales digitales (DSP). Los convertidores
analógico-digital pueden ser incluidos en el chip
del DSP.
La Figura 3 muestra la ventaja de utilizar un
aparato de control de potencia autoadaptable con una estación móvil
en una red de comunicaciones personales. El número de estaciones
móviles de control de potencia autoadaptable, N(APC), con
respecto al número de estaciones móviles que pueden ser utilizadas
en una región similar, N, está representado gráficamente con
respecto a un radio interno, R_{i}, y un radio externo, R_{o}.
Cuando el radio interno pasa a ser cero, utilizando el espectro
expandido como multiplexado por división de código, el número de
usuarios con control de potencia autoadaptable que pueden operar
dentro de una célula, es aproximadamente diez veces el número de
usuarios sin control de potencia autoadaptable que pueden operar
dentro de la célula.
La presente invención incluye también un
procedimiento para el control de potencia automático de un
transmisor de espectro expandido para una estación móvil operando
en una red de comunicaciones celular que utiliza modulación de
espectro expandido. Con referencia a la Figura 4, una estación base
701 transmite una señal genérica de espectro expandido y una señal
de información de datos APC. Cada estación base móvil ejecuta las
etapas de adquisición 702 de la señal genérica de espectro
expandido transmitida desde la estación base, y detectando 703 un
nivel de potencia emitida de la señal genérica de espectro
expandido. Las etapas incluyen también la descodificación 704 de la
señal de datos APC como un umbral, de la señal genérica de espectro
expandido, o de una señal independiente de la señal genérica de
espectro expandido. Se fija un umbral 705 a partir de la señal de
datos APC. El procedimiento incluye además la comparación 706 del
nivel de la potencia recibida con respecto al umbral, y ajustar 707
el nivel de potencia del transmisor de una señal de espectro
expandido del transmisor en respuesta a la comparación.
Será evidente para los especializados en la
técnica que pueden efectuarse varias modificaciones en el
procedimiento y en el aparato para controlar adaptativamente el
nivel de potencia de una señal de espectro expandido en un entorno
celular de la invención presente, sin desviarse del alcance de la
invención, y se intenta que la presente invención cubra las
modificaciones y variaciones del procedimiento y del aparato para
controlar de forma autoadaptable un nivel de potencia de una señal
de espectro expandido en un entorno celular, en el supuesto de que
están en el alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus
equivalentes.
Claims (6)
1. Una estación móvil para su uso en una red de
comunicaciones celulares que usa modulación de espectro expandido en
el que la estación móvil incluye un transmisor (112) y una antena
asociada para transmitir señales de espectro expandido a una
estación base, incluyendo la estación móvil un control adaptable de
potencia, caracterizada porque:
al menos un circuito (101, 102, 103; 201, 202,
203) para la adquisición y la descodificación de las mencionadas
señales de espectro expandido provenientes de dicha estación
base;
un detector (104) para detectar un nivel de
potencia recibido de una señal genérica de espectro expandido
transmitida por la estación base;
un descodificador (105) para descodificar un
valor umbral de una señal de datos APC codificada dentro de una
señal de espectro expandido transmitida por la estación base,
incluyendo el descodificador un demodulador de datos (105);
un amplificador diferencial (106) acoplado al
mencionado detector (104) y dicho descodificador (105) para generar
una señal de comparación mediante la comparación del nivel de
potencia recibido respecto al mencionado valor umbral; y un
dispositivo de ganancia variable (111) acoplado a dicho amplificador
diferencial (106) y entre el transmisor de la estación móvil (112)
y la antena, sensible a la mencionada señal de comparación que
indica un incremento o una disminución, para ajustar un nivel de
potencia del transmisor de la señal de espectro expandido del
transmisor proveniente del mencionado transmisor de la estación
móvil (112),
en el que o bien el detector (104) y el
descodificador (105) están acoplados a un circuito de adquisición
(101, 102, 103) o el detector (104) está acoplado a un primer
circuito de adquisición (101, 102, 103) y el descodificador (105)
está acoplado a un segundo circuito de adquisición (201, 202,
203).
2. La estación móvil de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que cada circuito de adquisición incluye un
generador de código de chip (102, 202), un filtro paso banda (103,
203) y un dispositivo de producto (101, 201) acoplado a dicho
generador de código de chip y a dicho paso banda.
3. La estación móvil de acuerdo con la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el primer circuito
de adquisición (101, 102, 103) está acoplado al mencionado detector
(104), y un segundo circuito de adquisición diferente (201, 202,
203) está acoplado al mencionado descodificador (105).
4. La estación móvil de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que el mencionado detector (104) y el
mencionado descodificador (105) están acoplados al mismo circuito
de adquisición (101, 102, 103).
5. La estación móvil de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho dispositivo de ganancia
variable (111) incluye un atenuador de ganancia variable.
6. La estación móvil de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho dispositivo de ganancia
variable (111) incluye un amplificador de ganancia variable.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/614,816 US5093840A (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Adaptive power control for a spread spectrum transmitter |
| US614816 | 1990-11-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2137911T1 ES2137911T1 (es) | 2000-01-01 |
| ES2137911T3 true ES2137911T3 (es) | 2005-11-01 |
Family
ID=24462823
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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