ES2154617T3 - Dispositivo y procedimiento de comunicacion entre una estacion de base y una unidad movil en un sistema de comunicacion cdma. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento de comunicacion entre una estacion de base y una unidad movil en un sistema de comunicacion cdma.Info
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Abstract
Una red para comunicación entre una estación de base (14) y al menos una unidad de abonado (16), teniendo tanto dicha estación de base (14) como dicha unidad de abonado (16) medios para la transmisión (50, 72) y detección (52, 74) de señales, que incluye un sistema para reducir el tiempo de readquisición de dicha unidad de abonado (16) por dicha estación de base (14), el sistema caracterizado porque la estación de base (14) incluye: - medios (62) para detección, centrada alrededor de un retraso máximo de fase de código, de una señal de acceso (322) desde dicha unidad de abonado (16) cuando se ha conseguido un nivel de potencia su ciente y el retraso máximo de fase de código; y - medios (66) para generar una señal de confirmación para transmisión a dicha unidad de abonado cuando dicha señal de acceso (322) ha sido detectada; y la unidad de abonado (16) incluye: - medios (90) para generar dicha señal de acceso (322) para transmisión a dicha estación de base (14); - medios (74) para variar lapotencia de transmisión y el retraso de fase de código de dicha señal de acceso transmitida (322); - medios (78) para detectar dicha señal de confirmación (322); y - medios (74) para cesar la variación en la potencia de transmisión y el retraso de fase de código cuando se recibe dicha señal de confirmación (322).
Description
Dispositivo y procedimiento de comunicación entre
una estación de base y una unidad móvil en un sistema de
comunicación CDMA.
La presente invención se refiere en general a
sistemas de comunicaciones CDMA. Más específicamente, la presente
invención se refiere a un sistema de comunicaciones CDMA que
utiliza la transmisión de códigos cortos desde unidades de abonado
a una estación base para reducir el tiempo requerido para que la
estación base detecte la señal de una unidad de abonado. El tiempo
de detección mejorado permite un incremento progresivo más rápido
de la potencia de transmisión inicial de las unidades de abonado
reduciendo al mismo tiempo el sobreimpulso de potencia
innecesario.
El uso de sistemas de telecomunicaciones
inalámbricas ha crecido drásticamente en la última década a medida
que mejoraban la fiabilidad y la capacidad de los sistemas. Se
utilizan sistemas de comunicaciones inalámbricas en varias
aplicaciones donde son inviables o imposibles de utilizar sistemas
basados en líneas terrestres. Las aplicaciones de comunicaciones
inalámbricas incluyen comunicaciones de telefonía celular,
comunicaciones en posiciones remotas, y comunicaciones temporales
para recuperación de catástrofes. Los sistemas de comunicaciones
inalámbricas también son una alternativa económicamente viable a la
sustitución de las viejas líneas telefónicas y del equipo
telefónico anticuado.
La porción del espectro RF disponible para uso
por los sistemas de comunicaciones inalámbricas es un recurso
crítico. El espectro RF debe ser compartido entre todas las
aplicaciones comerciales, gubernamentales y militares. Hay un deseo
constante de mejorar la eficiencia de los sistemas de
comunicaciones inalámbricas para aumentar la capacidad del
sistema.
Los sistemas de comunicaciones inalámbricas de
acceso múltiple por división de código (CDMA) han demostrado ser una
promesa especial en este campo. Aunque los sistemas más
tradicionales de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y de
acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) han mejorado
usando los más modernos avances tecnológicos, los sistemas CDMA, en
particular los sistemas de Acceso Múltiple por División de Código
de Banda ancha^{TM} (B-CDMA^{TM}), tienen
ventajas significativas sobre los sistemas TDMA y FDMA. Esta
eficiencia se debe a la mejor codificación y densidad de
modulación, rechazo de interferencia y tolerancia a trayectos
múltiples de los sistemas B-CDMA^{TM}, así como a
la reutilización del mismo espectro en cada celda de comunicación.
El formato de las señales de comunicación CDMA también hace
sumamente difícil interceptar llamadas, garantizando por ello mayor
privacidad para los llamantes y ofreciendo mayor inmunidad contra el
fraude.
En un sistema CDMA se utiliza la misma porción
del espectro de frecuencia para comunicación por todas las unidades
de abonado. Cada señal de banda base de la unidad de abonado se
multiplica por una secuencia de códigos, llamado el "código de
ensanchamiento", que tiene una velocidad mucho mayor que los
datos. La relación de la velocidad del código de ensanchamiento a
la velocidad del símbolo de datos se denomina el "factor de
ensanchamiento" o la "ganancia de procesado". Esta
codificación da lugar a un espectro de transmisión mucho más ancho
que el espectro de la señal de datos de banda base, por lo que la
técnica se denomina "espectro ensanchado". Las unidades de
abonado y sus comunicaciones se pueden discriminar asignando un
único código de ensanchamiento a cada enlace de comunicación que se
denomina un canal CDMA. Dado que todas las comunicaciones se envían
por la misma banda de frecuencia, cada comunicación CDMA solapa
comunicaciones de otras unidades de abonado y señales relacionadas
con ruido tanto en frecuencia como en tiempo.
El uso del mismo espectro de frecuencia por una
pluralidad de unidades de abonado aumenta la eficiencia del
sistema. Sin embargo, también produce una degradación gradual del
rendimiento del sistema cuando aumenta el número de usuarios. Cada
unidad de abonado detecta señales de comunicación con su único
código de ensanchamiento como señales válidas y todas las otras
señales se consideran ruido. Cuanto más intensamente llega la señal
de una unidad de abonado a la estación base, más interferencia
experimenta la estación base al recibir y demodular señales de otras
unidades de abonado. En último término, la potencia de una unidad
de abonado puede ser suficientemente grande para terminar las
comunicaciones de otras unidades de abonado. Por consiguiente, es
sumamente importante en los sistemas de comunicaciones inalámbricas
CDMA controlar la potencia de transmisión de todas las unidades de
abonado. Esto se realiza bien utilizando un algoritmo de control de
potencia en bucle cerrado una vez que se establece un enlace de
comunicaciones.
El control de la potencia de transmisión es
especialmente crítico cuando una unidad de abonado intenta iniciar
las comunicaciones con una estación base y todavía no se ha
consolidado un bucle de control de potencia. Típicamente, la
potencia de transmisión requerida de una unidad de abonado cambia
continuamente en función de la pérdida de propagación,
interferencia de otros abonados, ruido de canal, desvanecimiento y
otras características de canal. Por lo tanto, una unidad de abonado
no conoce el nivel de potencia al que deberá empezar a transmitir.
Si la unidad de abonado comienza a transmitir a un nivel de
potencia que es demasiado alto, puede interferir con las
comunicaciones de otras unidades de abonado e incluso puede
terminar las comunicaciones de otras unidades de abonado. Si el
nivel inicial de potencia de transmisión es demasiado bajo, la
unidad de abonado no será detectada por la estación base y no se
establecerá ningún enlace de comunicaciones.
Hay muchos métodos de controlar la potencia de
transmisión en un sistema de comunicaciones CDMA. Por ejemplo, la
Patente de Estados Unidos número 5.056.109 (Gilhousen y otros)
describe un sistema de control de potencia de transmisión donde la
potencia de transmisión de la unidad de abonado se basa en
mediciones periódicas de la señal tanto de la unidad de abonado
como de la estación base. La estación base transmite una señal
piloto a todas las unidades de abonado que analizan la señal piloto
recibida, estiman la pérdida de potencia en la señal transmitida y
ajustan consiguientemente su potencia de transmisión. Cada unidad de
abonado incluye un filtro de salida de pérdida no lineal que evita
aumentos bruscos de la potencia que originarían interferencia con
otras unidades de abonado. Este método es demasiado complejo para
que una estación base pueda adquirir rápidamente una unidad de
abonado limitando al mismo tiempo la interferencia con otras
unidades de abonado. Además, las pérdidas de propagación,
interferencia y niveles de ruido experimentados en un enlace directo
(transmisión de la estación base a una unidad de abonado) con
frecuencia no son los mismos que en un enlace inverso (transmisión
de una unidad de abonado a la estación base). Las estimaciones de
potencia de enlace inverso en base a pérdidas de enlace directo no
son exactas.
Otros muchos tipos de sistemas de control de la
potencia de transmisión de la técnica anterior requieren
señalización de control completa entre unidades en comunicación o
valores de transmisión preseleccionados para controlar la potencia
de transmisión. Estas técnicas de control de potencia son
inflexibles y frecuentemente imposibles de implementar.
Además, EP 0 565 507 A2 describe un sistema para
minimizar la interferencia entre dos estaciones de radio al inicio
de comunicaciones por radio. Una estación móvil inicia una señal de
acceso de nivel bajo y aumenta incrementalmente el nivel de
potencia de transmisión hasta que la estación base detecta la
señal. Una vez detectada, el nivel de potencia del mensaje se
mantiene al nivel detectado de manera que se evite la interferencia
de señal. EP 0 565 507 A2 también describe un método para
sincronizar comunicaciones de acceso aleatorio entre estaciones
móviles y la estación base a pesar de las variaciones de la
distancia entre ellas.
Por consiguiente, se necesita un método eficiente
de reducir el tiempo de readquisición de una unidad de abonado por
una estación base en un sistema de comunicaciones inalámbricas
CDMA.
La invención proporciona una red incluyendo un
sistema para reducir el tiempo de readquisición según la
reivindicación 1 y un método para reducir el tiempo de
readquisición según la reivindicación 3. Otros aspectos preferidos
de la invención se obtienen según las reivindicaciones
dependientes.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proporcionar una técnica mejorada para controlar el
incremento progresivo de potencia durante el establecimiento de un
canal de comunicaciones entre una unidad de abonado y una estación
base CDMA.
Otros objetos y ventajas de la presente invención
serán evidentes después de leer la descripción de una realización
actualmente preferida.
La figura 1 es una visión esquemática general de
un sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de
código.
La figura 2 es un diagrama que representa el
rango operativo de una estación base.
La figura 3 es un diagrama de temporización de
señales de comunicación entre una estación base y una unidad de
abonado.
La figura 4 es un diagrama de flujo del
establecimiento de un canal de comunicaciones entre una estación
base y una unidad de abonado.
La figura 5 es un gráfico de la salida de
potencia de transmisión de una unidad de abonado.
Las figuras 6A y 6B son diagramas de flujo del
establecimiento de un canal de comunicaciones entre una estación
base y una unidad de abonado usando códigos cortos.
La figura 7 es un gráfico de la salida de
potencia de transmisión de una unidad de abonado usando códigos
cortos.
La figura 8 muestra la selección adaptativa de
códigos cortos.
La figura 9 es un diagrama de bloques de una
estación base.
La figura 10 es un diagrama de bloques de la
unidad de abonado.
Las figuras 11A y 11B son diagramas de flujo del
procedimiento de incremento progresivo.
La figura 12 es un diagrama que representa la
propagación de señales entre una estación base y una pluralidad de
unidades de abonado.
La figura 13 es un diagrama de flujo de la
realización preferida del establecimiento inicial de un canal de
comunicaciones entre una estación base y una unidad de abonado
usando adquisición inicial lenta.
La figura 14 es un diagrama de flujo de la
realización preferida del restablecimiento de un canal de
comunicaciones entre una estación base y una unidad de abonado
usando readquisición rápida.
La figura 15A es un diagrama de las
comunicaciones entre una estación base y una pluralidad de unidades
de abonado.
La figura 15B es un diagrama de la estación base
y una unidad de abonado que ha sido localizada virtualmente.
La figura 16 es una visión esquemática general de
una pluralidad de unidades de abonado que han sido localizadas
virtualmente.
La figura 17 es una unidad de abonado hecha según
las ideas de la presente invención.
La figura 18 es un diagrama de flujo de una
realización alternativa del establecimiento inicial de un canal de
comunicaciones entre una estación base y una unidad de abonado
usando adquisición inicial lenta.
La figura 19 es un diagrama de flujo de una
realización alternativa del restablecimiento de un canal de
comunicaciones entre una estación base y una unidad de abonado
usando readquisición rápida.
Y la figura 20 es un diagrama de flujo de una
segunda realización alternativa del establecimiento inicial de un
canal de comunicaciones entre una estación base y una unidad de
abonado usando adquisición inicial lenta.
La realización preferida se describirá con
referencia a las figuras del dibujo donde números idénticos
representan elementos similares en todas ellas.
En la figura 1 se representa una red de
comunicación 10. La red de comunicación 10 incluye en general una o
varias estaciones base 14, cada una de las cuales está en
comunicación inalámbrica con una pluralidad de unidades de abonado
16, que pueden ser fijas o móviles. Cada unidad de abonado 16
comunica con la estación base más próxima 14 o la estación base 14
que proporciona la señal de comunicación más intensa. Las
estaciones base 14 también comunican con un controlador de estación
base 20, que coordina las comunicaciones entre estaciones base 14.
La red de comunicación 10 también puede estar conectada a una red
telefónica pública conmutada (PSTN) 22, donde el controlador de
estación base 20 también coordina las comunicaciones entre las
estaciones base 14 y la PSTN 22. Preferiblemente, cada estación
base 14 comunica con el controlador de estación base 20 por un
enlace inalámbrico, aunque también se puede prever una línea de
tierra. Una línea de tierra es aplicable en especial cuando una
estación base 14 está muy cerca del controlador de estación
base
20.
20.
El controlador de estación base 20 realiza varias
funciones. Primariamente, el controlador de estación base 20
proporciona todas las señales de operaciones, administrativas y de
mantenimiento (OA&M) asociadas con el establecimiento y
mantenimiento de todas las comunicaciones inalámbricas entre las
unidades de abonado 16, las estaciones base 14, y el controlador de
estación base 20. El controlador de estación base 20 también
proporciona una interface entre el sistema de comunicaciones
inalámbricas 10 y la PSTN 22. Esta interface incluye multiplexar y
demultiplexar las señales de comunicación que entran y salen del
sistema 10 mediante el controlador de estación base 20. Aunque el
sistema de comunicaciones inalámbricas 10 se representa empleando
antenas para transmitir señales RF, los expertos en la técnica
reconocerán que las comunicaciones se pueden llevar a cabo mediante
enlaces ascendentes de microondas o satélite. Además, las funciones
del controlador de estación base 20 se pueden combinar con una
estación base 14 para formar una "estación base maestra".
Con referencia a la figura 2, se representa la
propagación de señales entre una estación base 14 y una pluralidad
de unidades de abonado 16. Un canal de comunicaciones
bidireccionales (enlace) 18 incluye una señal transmitida
21(Tx) desde la estación base 14 a la unidad de abonado 16 y
una señal recibida 23 (Rx) por la estación base 14 desde la unidad
de abonado 16. La señal Tx 21 es transmitida por la estación base
14 y es recibida por la unidad de abonado 16 después de un retardo
de propagación \Deltat. Igualmente, la señal Rx 23 se origina en
la unidad de abonado 16 y termina en la estación base 14 después de
otro retardo de propagación \Deltat. Por consiguiente, el retardo
de propagación de ida y vuelta es 2\Deltat. En la realización
preferida, la estación base 14 tiene un rango operativo de
aproximadamente 30 kilómetros. El retardo de propagación de ida y
vuelta 24 asociado con una unidad de abonado 16 al rango operativo
máximo es 200 microsegundos.
Deberá ser evidente a los expertos en la materia
que el establecimiento de un canal de comunicaciones entre una
estación base y una unidad de abonado es un procedimiento complejo
que implica muchas tareas realizadas por la estación base 14 y la
unidad de abonado 16 que están fuera del alcance de la presente
invención.
Con referencia a la figura 3, se representa la
señalización entre una estación base 14 y una unidad de abonado 16.
La estación base 14 transmite continuamente un código piloto 40 a
todas las unidades de abonado 16 situadas dentro del rango de
transmisión de la estación base 14. El código piloto 40 es un código
de ensanchamiento que no lleva bits de datos. El código piloto 40
se utiliza para la adquisición y sincronización de la unidad de
abonado 16, así como para determinar los parámetros del filtro
adaptado adaptativo usado en el receptor.
La unidad de abonado 16 debe adquirir el código
piloto 40 transmitido por la estación base 14 antes de poder recibir
o transmitir datos. La adquisición es el proceso por el que la
unidad de abonado 16 alinea su código de ensanchamiento generado
localmente con el código piloto recibido 40. La unidad de abonado 16
busca en todas las fases posibles del código piloto recibido 40
hasta que detecta la fase correcta (el inicio del código piloto
40).
La unidad de abonado 16 sincroniza después su
código de ensanchamiento de transmisor al código piloto recibido 40
alineando el comienzo de su código de ensanchamiento de transmisor
al comienzo del código piloto 40. Una implicación de esta
sincronización de recepción y transmisión es que la unidad de
abonado 16 no introduce retardo adicional en lo que se refiere a la
fase de los códigos de ensanchamiento. Por consiguiente, como se
representa en la figura 3, el retardo relativo entre el código
piloto 40 transmitido desde la estación base 14 y el código de
ensanchamiento de transmisor de la unidad de abonado 42 recibido en
la estación base 14 es 2\Deltat, que solamente se debe al retardo
de propagación de ida y vuelta.
El código piloto tiene 29.877.120 chips de
longitud y se tarda aproximadamente 2 a 5 segundos en transmitirlo,
dependiendo del factor de ensanchamiento. La longitud del código
piloto 40 se eligió de manera que fuese un múltiplo del símbolo de
datos sin que importe el tipo de tasa de datos o anchura de banda
que se utilice. Como es conocido por los expertos en la materia, un
código piloto más largo 40 tiene mejores propiedades de
aleatoriedad y la respuesta de frecuencia del código piloto 40 es
más uniforme. Además, un código piloto más largo 40 proporciona
baja correlación cruzada de canal, incrementando así la capacidad
del sistema 10 de soportar más unidades de abonado 16 con menos
interferencia. El uso de un código piloto largo 40 también soporta
un mayor número de códigos cortos aleatorios. A efectos de
sincronización, el código piloto 40 se elige de manera que tenga el
mismo período que todos los otros códigos de ensanchamiento usados
por el sistema 10. Así, una vez que una unidad de abonado 16
adquiere el código piloto 40, se sincroniza a todas las demás
señales transmitidas desde la estación base 14.
Durante los períodos inactivos, cuando no está en
curso o pendiente una llamada, la unidad de abonado 16 permanece
sincronizada a la estación base 14 readquiriendo periódicamente el
código piloto 40. Esto es necesario para que la unidad de abonado
16 reciba y demodule las transmisiones de enlace descendente, en
particular mensajes de búsqueda que indican llamadas entrantes.
Cuando se desea un enlace de comunicaciones, la
estación base 14 debe adquirir la señal transmitida de la unidad de
abonado 16 antes de poder demodular los datos. La unidad de abonado
16 debe transmitir una señal de enlace ascendente para adquisición
por la estación base 14 para empezar a establecer el enlace de
comunicaciones bidireccionales. Un parámetro crítico en este
procedimiento es el nivel de potencia de transmisión de la unidad
de abonado 16. Un nivel de potencia de transmisión demasiado alto
puede deteriorar las comunicaciones en toda la zona de servicio,
mientras que un nivel de potencia de transmisión demasiado bajo
puede evitar que la estación base 14 detecte la señal de enlace
ascendente.
La unidad de abonado 16 comienza a transmitir a
un nivel de potencia garantizado menor del que se requiere y aumenta
la salida de potencia de transmisión hasta que se logra el nivel
correcto de potencia. Esto evita la introducción repentina de una
interferencia fuerte, mejorando por lo tanto la capacidad del
sistema 10.
El establecimiento de un canal de comunicaciones
y las tareas realizadas por la estación base 14 y una unidad de
abonado 16 se muestran en la figura 4. Aunque muchas unidades de
abonado 16 pueden estar situadas dentro del rango operativo de la
estación base 14, se hará referencia a continuación a una sola
unidad de abonado 16 por razones de sencillez al explicar la
operación de la invención.
La estación base 14 comienza transmitiendo
continuamente un código piloto periódico 40 a todas las unidades de
abonado 16 situadas dentro del rango operativo de la estación base
14 (paso 100). Cuando la estación base 14 transmite el código
piloto 40 (paso 100), la estación base 14 busca (paso 101) un
"código de acceso" 42 transmitido por una unidad de abonado 16.
El código de acceso 42 es un código de ensanchamiento conocido
transmitido desde una unidad de abonado 16 a la estación base 14
durante el inicio de las comunicaciones y el incremento progresivo
de potencia. La estación base 14 debe buscar todas las fases
posibles (desplazamientos de tiempo) del código de acceso 42
transmitido desde la unidad de abonado 16 para hallar la fase
correcta. Esto se denomina el proceso de "adquisición" o
"detección" (paso 101). Cuanto más largo es el código de
acceso 42, más tiempo tarda la estación base 14 en buscar las fases
y adquirir la fase correcta.
Como se explica previamente, el retardo relativo
entre las señales transmitidas de la estación base 14 y las señales
de retorno recibidas en la estación base 14 corresponde al retardo
de propagación de ida y vuelta 2\Deltat. El retardo máximo se
produce en el rango operativo máximo de la estación base 14,
denominado el límite de celda. Por consiguiente, la estación base 14
debe buscar tantas fases de código como haya en el retardo de
propagación máximo de ida y vuelta, que es típicamente menos fases
de código que las que hay en un período de código.
Para una tasa de datos Rb y una velocidad de
código de ensanchamiento Rc, la relación L = Rc/Rb se denomina el
factor de ensanchamiento o la ganancia de procesado. En la
realización preferida de la presente invención, el radio de límite
de celda es 30 km, que corresponde a aproximadamente entre 1000 y
2500 fases de código en el retardo máximo de ida y vuelta,
dependiendo de la ganancia de procesado.
Si la estación base 14 no ha detectado el código
de acceso después de buscar en las fases de código correspondientes
al retardo máximo de ida y vuelta, la búsqueda se repite comenzando
en la fase del código piloto 40 que corresponde a retardo cero
(paso 102).
Durante los períodos inactivos, el código piloto
40 procedente de la estación base 14 se recibe en la unidad de
abonado 16 que sincroniza periódicamente con él su generador de
código de ensanchamiento de transmisor (paso 103). Si se pierde la
sincronización con el código piloto 40, la unidad de abonado 16
readquiere el código piloto 40 y lo resincroniza (paso 104).
Cuando se desea iniciar un enlace de
comunicaciones, la unidad de abonado 16 comienza a transmitir de
nuevo el código de acceso 42 a la estación base 14 (paso 106). La
unidad de abonado 16 aumenta continuamente la potencia de
transmisión a la vez que retransmite el código de acceso 42 (paso
108) hasta que recibe un reconocimiento de la estación base 14. La
estación base 14 detecta el código de acceso 42 en la fase correcta
una vez que se ha logrado el nivel de potencia mínimo para recepción
(paso 110). La estación base 14 transmite después una señal de
reconocimiento de detección de código de acceso (paso 112) a la
unidad de abonado 16. Al recibir el reconocimiento, la unidad de
abonado cesa el aumento de la potencia de transmisión (paso 114).
Terminado el incremento progresivo de la potencia, se lleva a cabo
control de potencia en bucle cerrado y señalización de
establecimiento de llamada (paso 116) para establecer el enlace de
comunicaciones bidireccionales.
Aunque esta realización limita la potencia de
transmisión de la unidad de abonado 16, la adquisición de la unidad
de abonado 16 por la estación base 14 puede conducir de esta manera
a un sobreimpulso de potencia innecesario de la unidad de abonado
16, reduciendo por ello el rendimiento del sistema 10.
El perfil de salida de la potencia de transmisión
de la unidad de abonado 16 se representa en la figura 5. En t_{0},
la unidad de abonado 16 comienza a transmitir al nivel de potencia
de transmisión inicial P_{0}, que es un nivel de potencia
garantizado inferior al nivel de potencia requerido para la
detección por la estación base 14. La unidad de abonado 16 aumenta
continuamente el nivel de potencia de transmisión hasta que recibe
la indicación de detección de la estación base 14. Para que la
estación base 14 detecte adecuadamente el código de acceso 42 de la
unidad de abonado 16, el código de acceso 42 debe: 1) recibirse a
un nivel de potencia suficiente; y 2) detectarse en la fase
apropiada. Por consiguiente, con referencia a la figura 5, aunque el
código de acceso 42 está a un nivel de potencia suficiente para la
detección por la estación base 14 en tp, la estación base 14 debe
continuar buscando la fase correcta del código de acceso 42 que se
produce en t_{A}.
Dado que la unidad de abonado 16 continúa
aumentando el nivel de potencia de transmisión de salida hasta que
recibe la indicación de detección de la estación base 14, la
potencia de transmisión del código de acceso 42 excede del nivel de
potencia requerido para la detección por la estación base 14. Esto
produce interferencia innecesaria en todas las demás unidades de
abonado 16. Si el sobreimpulso de potencia es demasiado grande, la
interferencia con otras unidades de abonado 16 puede ser tan grave
que ponga fin a las comunicaciones en curso de otras unidades de
abonado 16.
Se puede reducir la velocidad a la que la unidad
de abonado 16 aumenta la potencia de transmisión para evitar el
sobreimpulso; sin embargo, esto da lugar a un tiempo más largo de
establecimiento de llamada. Los expertos en la materia apreciarán
que también se pueden utilizar velocidades de incremento progresivo
adaptativo; no obstante, estas velocidades tienen inconvenientes y
no eliminarán apreciablemente el sobreimpulso de potencia en todas
las situaciones.
Se utilizan "códigos cortos" y un
procedimiento bifásico de establecimiento de enlace de comunicación
para lograr rápido incremento progresivo de la potencia sin grandes
sobreimpulsos de potencia. El código de ensanchamiento transmitido
por la unidad de abonado 16 es mucho más corto que el resto de los
códigos de ensanchamiento (de ahí el término corto código), de
manera que el número de fases es limitado y la estación base 14
puede buscar rápidamente por el código. El código corto usado para
ello no lleva datos.
Las tareas realizadas por la estación base 14 y
la unidad de abonado 16 para establecer un canal de comunicaciones
usando códigos cortos se muestran en las figuras 6A y 6B. Durante
los períodos inactivos, la estación base 14 transmite periódica y
continuamente el código piloto a todas las unidades de abonado 16
situadas dentro del rango operativo de la estación base 14 (paso
150). La estación base 14 también busca continuamente un código
corto transmitido por la unidad de abonado 16 (paso 152). La unidad
de abonado 16 adquiere el código piloto y sincroniza su generador
de código de ensanchamiento de transmisor al código piloto. La
unidad de abonado 16 también efectúa verificaciones periódicas para
garantizar que esté sincronizada. Si se pierde la sincronización, la
unidad de abonado 16 vuelve a adquirir la señal piloto transmitida
por la estación base (paso 156).
Cuando se desea un enlace de comunicación, la
unidad de abonado 16 comienza a transmitir un código corto al nivel
de potencia mínimo P_{0} (paso 158) y aumenta continuamente el
nivel de potencia de transmisión a la vez que retransmite el código
corto (paso 160) hasta que recibe un reconocimiento de la estación
base 14 de que el código corto ha sido detectado por la estación
base 14.
El código de acceso, como se ha descrito
previamente aquí, tiene aproximadamente 30 millones de chips de
longitud. Sin embargo, el código corto es mucho más pequeño. El
código corto se puede elegir de cualquier longitud suficientemente
corta para permitir la detección rápida. Hay una ventaja al elegir
un código de longitud corta de tal manera que divida uniformemente
el período de código de acceso. Para el código de acceso descrito
en la presente memoria, el código corto se elige preferiblemente de
modo que tenga 32, 64 ó 128 chips de longitud. Alternativamente, el
código corto puede ser de sólo un símbolo de longitud, como se
describirá con detalle más adelante.
Puesto que el comienzo del código corto y el
comienzo del código de acceso están sincronizados, una vez que la
estación base 14 adquiere el código corto, la estación base 14 sabe
que la fase correspondiente del código de acceso es un múltiplo
entero de N chips de la fase del código corto donde N es la longitud
del código corto. Por consiguiente, la estación base 14 no tiene
que buscar todas las fases posibles correspondientes al retardo de
propagación máximo de ida y vuelta.
Usando el código corto, la fase correcta para la
detección por la estación base 14 se produce mucho más
frecuentemente. Cuando se ha logrado el nivel de potencia mínimo
para recepción, el código corto es detectado rápidamente (paso 162)
y se limita el sobreimpulso de potencia de transmisión. La velocidad
de incremento progresivo de la potencia de transmisión puede ser
incrementada considerablemente sin preocupación por un sobreimpulso
grande de potencia. En la realización preferida de la presente
invención, la velocidad de incremento progresivo de potencia usando
el código corto es 1 dB por milisegundo.
La estación base 14 transmite después una señal
de indicación de detección de código corto (paso 164) a la unidad de
abonado 16 que entra en la segunda etapa del incremento progresivo
de potencia al recibir esta indicación. En esta etapa, la unidad de
abonado 16 deja de transmitir el código corto (paso 166) y comienza
a transmitir continuamente un código de acceso periódico (paso 166).
La unidad de abonado 16 continúa incrementando progresivamente su
potencia de transmisión a la vez que transmite el código de acceso;
sin embargo, la velocidad de incremento progresivo es ahora mucho
menor que la velocidad anterior de incremento progresivo usada con
el código corto (paso 168). La velocidad de incremento progresivo
con el código de acceso es preferiblemente 0,05 dB por milisegundo.
El lento incremento progresivo evita que se pierda la
sincronización con la estación base 14 debido a pequeños cambios en
las características de propagación de canal.
En este punto, la estación base 14 ha detectado
el código corto en la fase apropiada y el nivel de potencia (paso
162). La estación base 14 debe sincronizar ahora con el código de
acceso que es de la misma longitud que todos los demás códigos de
ensanchamiento y mucho más largo que el código corto. Utilizando el
código corto, la estación base 14 es capaz de detectar mucho más
rápidamente la fase apropiada del código de acceso. La estación
base 14 comienza a buscar la fase apropiada del código de acceso
(paso 170). Sin embargo, puesto que el comienzo del código de
acceso se sincroniza con el comienzo del código corto, la estación
base 14 solamente tiene que buscar cada N chips; donde N = la
longitud del código corto. En resumen, la estación base 14 adquiere
rápidamente el código de acceso de la fase apropiada y el nivel de
potencia: 1) detectando el código corto; y 2) determinando la fase
apropiada del código de acceso buscando cada N chips del código de
acceso desde el comienzo del código corto.
Si la fase apropiada del código de acceso no ha
sido detectada después de buscar el número de fases en el retardo
máximo de ida y vuelta, la estación base 14 reinicia la búsqueda
del código de acceso buscando cada chip en lugar de cada N chips
(paso 172). Cuando se ha detectado la fase apropiada del código de
acceso (paso 174), la estación base 14 transmite un reconocimiento
de detección de código de acceso (paso 176) a la unidad de abonado
16 que deja de aumentar la potencia de transmisión (paso 178) al
recibir este reconocimiento. Terminado el incremento progresivo de
potencia, se lleva a cabo control de potencia en bucle cerrado y
señalización de establecimiento de llamada (paso 180) para
establecer el enlace de comunicaciones bidireccionales.
Con referencia a la figura 7, aunque el nivel de
potencia inicial P_{0} es el mismo que en la realización
anterior, la unidad de abonado 16 puede incrementar progresivamente
el nivel de potencia de transmisión a una velocidad mucho mayor
utilizando un código corto. El código corto es detectado rápidamente
después de que el nivel de potencia de transmisión supera el nivel
de detección mínimo, minimizando así la cantidad de sobreimpulso de
potencia de transmisión.
Aunque el mismo código corto puede ser
reutilizado por la unidad de abonado 16, los códigos cortos son
seleccionados y actualizados dinámicamente según el procedimiento
siguiente. Con referencia a la figura 8, el período del código
corto es igual a una longitud de símbolo y el comienzo de cada
período es alineado con un límite de símbolo. Los códigos cortos se
generan a partir de un código de ensanchamiento de longitud
regular. Una porción de longitud de símbolo desde el comienzo del
código de ensanchamiento se almacena y utiliza como el código corto
para los 3 milisegundos siguientes. Cada 3 milisegundos, una nueva
porción de longitud de símbolo del código de ensanchamiento
sustituye al código corto antiguo. Dado que el período de código de
ensanchamiento es un múltiplo entero de 3 milisegundos, se repiten
los mismos códigos cortos una vez cada período del código de
ensanchamiento. La actualización periódica del código corto
promedia la interferencia creada por el código corto en todo el
espectro.
En la figura 9 se representa un diagrama de
bloques de la estación base 14. Descrito brevemente, la estación
base 14 incluye una sección receptora 50, una sección transmisora
52 y un diplexor 54. Un receptor RF 56 recibe y convierte hacia
abajo la señal RF recibida del diplexor 54. El generador de código
de ensanchamiento de receptor 58 envía un código de ensanchamiento
al receptor de datos 60 y el detector de código 62. En el receptor
de datos 60, el código de ensanchamiento se correlaciona con la
señal de banda base para extraer la señal de datos que se envía para
procesado adicional. La señal de banda base recibido también es
enviada al código detector 62 que detecta el código de acceso o el
código corto de la unidad de abonado 16 y ajusta la temporización
del generador de código de ensanchamiento 58 para establecer un
canal de comunicaciones 18.
En la sección transmisora 52 de la estación base
14, el generador de código de ensanchamiento de transmisor 64 envía
un código de ensanchamiento al transmisor de datos 66 y el
transmisor de código piloto 68. El transmisor de código piloto 68
transmite continuamente el código piloto periódico. El transmisor de
datos 66 transmite la indicación de detección de código corto y el
reconocimiento de detección de código de acceso después de que el
código detector 62 ha detectado el código corto o el código de
acceso, respectivamente. El transmisor de datos también envía otras
señales de mensaje y datos. Las señales del transmisor de datos 66
y el transmisor de código piloto 68 son combinadas y convertidas
hacia arriba por el transmisor RF 70 para transmisión a las
unidades de abonado 16.
En la figura 10 se representa un diagrama de
bloques de la unidad de abonado 16. Descrito brevemente, la unidad
de abonado 16 incluye una sección receptora 72, una sección
transmisora 74 y un diplexor 84. Un receptor RF 76 recibe y
convierte hacia abajo la señal RF recibida del diplexor 84. Un
detector de código piloto 80 correlaciona el código de
ensanchamiento con la señal de banda base para adquirir el código
piloto transmitido por la estación base 16. De esta manera, el
detector de código piloto 80 mantiene la sincronización con el
código piloto. El generador de código de ensanchamiento de receptor
82 genera y envía un código de ensanchamiento al receptor de datos
78 y el detector de código piloto 80. El receptor de datos 78
correlaciona el código de ensanchamiento con la señal de banda base
para procesar la indicación de detección de código corto y el
reconocimiento de detección de código de acceso transmitido por la
estación base 16.
La sección transmisora 74 incluye un generador de
código de ensanchamiento 86 que genera y envía códigos de
ensanchamiento a un transmisor de datos 88 y un transmisor de
código corto y código de acceso 90. El transmisor de código corto y
código de acceso 90 transmite estos códigos en diferentes etapas del
procedimiento de incremento progresivo de potencia como se ha
descrito anteriormente. Las señales emitidas por el transmisor de
datos 88 y el transmisor de código corto y código de acceso 90 son
combinadas y convertidas hacia arriba por el transmisor RF 92 para
transmisión a la estación base 14. La temporización del generador
de código de ensanchamiento de receptor 82 se regula por el
detector de código piloto 80 mediante el proceso de adquisición.
También se sincronizan los generadores de código de ensanchamiento
de receptor y transmisor 82, 86.
Una visión general del procedimiento de
incremento progresivo se resume en las figuras 11A y 11B. La
estación base 14 transmite un código piloto mientras busca el
código corto (paso 200). La unidad de abonado 16 adquiere el código
piloto transmitido desde la estación base 14 (paso 202), comienza a
transmitir un código corto comenzando a un nivel de potencia mínimo
P_{0} que se garantiza que es inferior a la potencia requerida, y
aumenta rápidamente la potencia de transmisión (paso 204). Una vez
que el nivel de potencia recibido en la estación base 14 llega al
nivel mínimo necesario para la detección del código corto (paso
206), la estación base 14 adquiere la fase correcta del código
corto, transmite una indicación de esta detección, y comienza a
buscar el código de acceso (paso 208). Al recibir la indicación de
detección, la unidad de abonado 16 deja de transmitir el código
corto y comienza a transmitir un código de acceso. La unidad de
abonado 16 inicia un lento incremento progresivo de la potencia de
transmisión al mismo tiempo que envía el código de acceso (paso
210). La estación base 14 busca la fase correcta del código de
acceso buscando solamente una fase de cada porción de longitud de
código corto del código de acceso (paso 212). Si la estación base
14 busca las fases del código de acceso hasta el retardo máximo de
ida y vuelta y no ha detectado la fase correcta, la búsqueda se
repite buscando cada fase (paso 214). A la detección de la fase
correcta del código de acceso por la estación base 14, la estación
base 14 envía un reconocimiento a la unidad de abonado 16 (paso
216). La recepción del reconocimiento por la unidad de abonado 16
concluye el proceso de incremento progresivo. Se establece un
control de potencia en bucle cerrado, y la unidad de abonado 16
continúa el proceso de establecimiento de llamada enviando mensajes
de establecimiento de llamada relacionados (paso 218).
Una realización alternativa de la presente
invención en el restablecimiento de un enlace de comunicaciones se
describirá con referencia a la figura 12. Se representa la
propagación de algunas señales en el establecimiento de un canal de
comunicaciones 318 entre una estación base 314 y una pluralidad de
unidades de abonado 316. La señal piloto directa 320 se transmite
desde la estación base 314 en el tiempo t0, y es recibida por una
unidad de abonado 316 después de un retardo de propagación
\Deltat. Para ser adquirida por la estación base 314, la unidad
de abonado 316 transmite una señal de acceso 322 que es recibida
por la estación base 314 después de otro retardo de propagación de
\Deltat. Por consiguiente, el retardo de propagación de ida y
vuelta es 2\Deltat. La señal de acceso 322 se transmite alineada
en el tiempo a la señal piloto directa 320, lo que significa que el
código fase de la señal de acceso 322 transmitida es idéntico al
código fase de la señal piloto directa recibida 320.
El retardo de propagación de ida y vuelta depende
de la posición de una unidad de abonado 316 con respecto a la
estación base 314. Las señales de comunicación transmitidas entre
una unidad de abonado 316 situada más próxima a la estación base
314 experimentarán un retardo de propagación más corto que una
unidad de abonado 316 situada más lejos de la estación base 314.
Dado que la estación base 314 debe ser capaz de adquirir unidades
de abonado 316 situadas en cualquier posición dentro de la celda
330, la estación base 314 debe buscar todas las fases de código de
la señal de acceso correspondiente al rango completo de retardos de
propagación de la celda 330.
Con referencia a la figura 13, se representan las
tareas asociadas con la adquisición inicial de una unidad de
abonado 316 por una estación base 314. Cuando una unidad de abonado
316 desea el establecimiento de un canal 318 con una estación base
314 con la que nunca ha establecido un canal, la unidad de abonado
316 no tiene conocimiento del retardo de propagación bidireccional.
Por consiguiente, la unidad de abonado 316 entra en el proceso de
establecimiento inicial de canal de adquisición.
La unidad de abonado 316 selecciona un nivel de
potencia inicial bajo y retardo de fase de código cero, (alineando
en el tiempo la fase de código de la señal de acceso transmitida
322 al código fase de la señal piloto directa recibida 320), y
comienza a transmitir la señal de acceso 322 aunque lentamente
(0,05-0,1 dB/ms) aumentando progresivamente la
potencia de transmisión (paso 400). Mientras la unidad de abonado
316 espera la recepción de la señal de confirmación de la estación
base 314, varía el retardo de fase de código en pasos
predeterminados de cero al retardo correspondiente a la periferia
de la celda 330, (el retardo máximo de fase de código), que deja
tiempo suficiente entre pasos para que la estación base 314 detecte
la señal de acceso 322 (paso 402). Si la unidad de abonado 316
llega al retardo de fase de código correspondiente a la periferia
de la celda 330, repite el proceso de variar el retardo de fase de
código continuando al mismo tiempo el lento incremento progresivo
de potencia (paso 402).
Para adquirir unidades de abonado 316 que desean
acceder, la estación base 314 transmite continuamente una señal
piloto directa 320 e intenta detectar las señales de acceso 322 de
unidades de abonado 316 (paso 404) en vez de verificar señales de
acceso 322 a todos los retardos de fase de código dentro de la celda
330 como con los sistemas corrientes, la estación base 314
solamente tiene que verificar retardos de fase de código centrados
alrededor de la periferia de la celda 330.
La estación base 314 detecta la señal de acceso
322 (paso 406) cuando la unidad de abonado 316 comienza a
transmitir con potencia suficiente para el retardo de fase de
código que hace que la unidad de abonado 316 parezca estar en la
periferia de la celda 330, localizando por lo tanto
"virtualmente" la unidad de abonado 316 en la periferia de la
celda 330.
La estación base 314 transmite después una señal
a la unidad de abonado 316 que confirma que se ha recibido la señal
de acceso 322 (paso 408) y continúa con el proceso de
establecimiento de canal (paso 410).
Una vez que la unidad de abonado 316 recibe la
señal de confirmación (paso 412), cesa el incremento progresivo de
potencia de transmisión, deja de variar el retardo de fase de
código (paso 414) y registra el valor del retardo de fase de código
para readquisiciones siguientes (paso 416). La unidad de abonado 316
continúa después el proceso de establecimiento de canal incluyendo
control de transmisión de potencia en bucle cerrado (paso 418).
En readquisiciones siguientes cuando una unidad
de abonado 316 desea el establecimiento de un canal 318 con una
estación base 314, la unidad de abonado 316 entra en el proceso de
establecimiento de canal de readquisición representado en la figura
14. La unidad de abonado 316 selecciona un nivel de potencia
inicial bajo y el retardo de fase de código grabado durante el
proceso de adquisición inicial (representado en la figura 13), y
comienza a transmitir continuamente la señal de acceso 3222 al
mismo tiempo que aumenta progresivamente rápidamente (1 dB/ms) la
potencia de transmisión (paso 420). Mientras la unidad de abonado
316 espera la recepción de la señal de confirmación de la estación
base 314, varía ligeramente el retardo de fase de código de la señal
de acceso 322 en torno al retardo de fase de código registrado, lo
que deja tiempo suficiente para que la estación base 314 detecte la
señal de acceso 322 antes de cambiar el retardo (paso 422). La
estación base 314, como en la figura 13, transmite una señal piloto
directa 320 y verifica solamente los retardos de fase de código en
la periferia de la celda 330 al intentar adquirir las unidades de
abonado 316 dentro de su rango operativo (paso 424). La estación
base 314 detecta la señal de acceso 322 cuando la unidad de abonado
316 transmite con potencia suficiente en el retardo de fase de
código que hace que la unidad de abonado 316 parezca estar en la
periferia de la celda 330 (paso 426). La estación base 314 transmite
una señal a la unidad de abonado 316 que confirma que se ha
recibido la señal de acceso 322 (paso 428) y continúa con el
proceso de establecimiento de canal (paso 430).
Cuando la unidad de abonado 316 recibe la señal
de confirmación (paso 432) deja de incrementar progresivamente la
potencia, deja de variar el retardo de fase de código (paso 434) y
registra el valor presente del retardo de fase de código para
readquisiciones siguientes (paso 436). Este retardo de fase de
código puede ser diferente ligeramente del retardo de fase de
código usado inicialmente al iniciar el proceso de readquisiciones
(paso 422). La unidad de abonado 316 continúa después el proceso de
establecimiento de canal a la potencia presente nivel (paso 438). Si
una unidad de abonado 316 no ha recibido una señal de confirmación
de la estación base 314 después de un tiempo predeterminado, la
unidad de abonado 316 vuelve al proceso de adquisición inicial
descrito en la figura 13.
El efecto de introducir un retardo de fase de
código en las comunicaciones Tx 320 y Rx 322 entre la estación base
314 y una unidad de abonado 316 se explicará con referencia a las
figuras 15A y 15B. Con referencia a la figura 15A, una estación
base 460 comunica con dos unidades de abonado 462, 464. La primera
unidad de abonado 462 está situada a 30 km de la estación base 460
en el rango operativo máximo. La segunda unidad de abonado 464 está
situada a 15 km de la estación base 460. El retardo de propagación
de comunicaciones Tx y Rx entre la primera unidad de abonado 462 y
la estación base 460 será dos veces el de las comunicaciones entre
la segunda unidad de abonado 464 y la estación base 460.
Con referencia a la figura 15B, después de
introducir un valor de retardo añadido 466 en el generador PN Tx de
la segunda unidad de abonado 464, el retardo de propagación de
comunicaciones entre la primera unidad de abonado 462 y la estación
base 460 será el mismo que el retardo de propagación de
comunicaciones entre la segunda unidad de abonado 464 y la estación
base 460. Visto desde la estación base 460, parece como si la
segunda unidad de abonado 464 estuviese situada en el rango virtual
464'.
Con referencia a la figura 16, se puede ver que
cuando una pluralidad de unidades de abonado S1-S7
están relocalizadas virtualmente S1'-S7' en el rango
virtual 475, la estación base B solamente debe verificar los
retardos de fase de código centrados en torno al rango virtual
475.
Utilizando la presente invención, una unidad de
abonado 316 que ha logrado un nivel de potencia suficiente será
adquirida por la estación base 314 en aproximadamente 2 ms. Debido
al tiempo de adquisición más corto, la unidad de abonado 316 puede
incrementar progresivamente a una velocidad mucho más rápida, (en
el orden de 1 dB/ms), sin sobreimpulsar considerablemente el nivel
de potencia deseado. Suponiendo la misma reducción de potencia de
20 dB, la unidad de abonado 316 tardaría aproximadamente 20 ms en
alcanzar el nivel de potencia suficiente para la detección por la
estación base 314. Por consiguiente, toda la duración del proceso
de readquisición de la presente invención es aproximadamente 22 ms,
que es un orden de magnitud de reducción con respecto a los métodos
de readquisición de la técnica anterior.
Una unidad de abonado 500 hecha según esta
realización de la presente invención se representa en la figura 17.
La unidad de abonado 500 incluye una sección receptora 502 y una
sección transmisora 504. Una antena 506 recibe una señal de la
estación base 314, que es filtrada por un filtro de paso de banda
508 que tiene una anchura de banda igual a dos veces la frecuencia
de chip y una frecuencia central igual a la frecuencia central de
la anchura de banda del sistema de espectro ensanchado. La salida
del filtro 508 es convertida hacia abajo por una mezcladora 510 a
una señal de banda base usando un oscilador local de frecuencia
constante (Fc). La salida de la mezcladora 510 es decodificada
después en espectro ensanchado aplicando una secuencia PN a una
mezcladora 512 dentro del generador PN Rx 514. La salida de la
mezcladora 512 se aplica a un filtro de paso bajo 516 que tiene una
frecuencia de corte a la tasa de datos (Fb) de la secuencia de
datos PCM. La salida del filtro 516 se introduce en un
codificador/decodificador (codec) 518 que está en interface con la
entidad comunicante 520.
Una señal de banda base procedente de la entidad
comunicante 520 es modulada por código de pulsos por el codec 518.
Se utiliza preferiblemente, una modulación adaptativa de código de
impulsos (ADPCM) de 32 kilobits por segundo. La señal PCM se aplica
a una mezcladora 522 dentro de un generador Tx PN 524. La
mezcladora 522 multiplica la señal de datos PCM con la secuencia PN.
La salida de la mezcladora 522 se aplica al filtro de paso bajo 526
cuya frecuencia de corte es igual a la frecuencia de chip del
sistema. La salida del filtro 526 se aplica después a una mezcladora
528 y convierte adecuadamente hacia arriba, determinada por la
frecuencia portadora Fc aplicada al otro terminal. La señal
convertida hacia arriba se pasa después a través de un filtro de
paso de banda 530 y a un amplificador RF de banda ancha 532 que
mueve una antena 534.
El microprocesador 536 controla el proceso de
adquisición así como los generadores PN Rx y Tx 514, 524. El
microprocesador 536 controla el retardo de fase de código añadido a
los generadores PN Rx y Tx 514, 524 para adquirir la señal piloto
directa 320, y para la unidad de abonado 500 a adquirir por la
estación base 314, y registra la diferencia de fase de código entre
estos generadores PN. Para readquisición, el microprocesador 536
añade el retardo registrado al generador Tx PN 524.
La estación base 314 usa una configuración
parecida a la unidad de abonado 316 para detectar señales
codificadas PN de la unidad de abonado 500. El microprocesador (no
representado) en la estación base 314 controla el generador Rx PN
de forma parecida a hacer la diferencia de fase de código entre el
generador Rx PN y el generador Tx PN equivalente al retardo de
propagación bidireccional de la posición virtual de la unidad de
abonado 316. Una vez que la estación base 314 adquiere la señal de
acceso 322 de la unidad de abonado 316, todas las otras señales de
la unidad de abonado 316 a la estación base 314 (tráfico, piloto,
etc.) usan el mismo retardo de fase de código determinado durante
el proceso de adquisición.
Se deberá observar que aunque la invención se ha
descrito aquí como la localización virtual de unidades de abonado
316 en la periferia de la celda 330, la posición virtual puede
estar a cualquier distancia fija de la estación base 314.
Con referencia a la figura 18, se muestran las
tareas asociadas con la adquisición inicial de una unidad de
abonado "nunca adquirida" 316 por una estación base 314 según
una realización alternativa de la presente invención. La unidad de
abonado 316 transmite continuamente una señal de acceso alineada en
el tiempo 322 a la estación base 314 (paso 600) cuando se desea el
establecimiento de un canal 318. Mientras la unidad de abonado 316
espera la recepción de una señal de confirmación de la estación base
314, aumenta continuamente la potencia de transmisión cuando
continúa la transmisión de la señal de acceso 322 (paso 602).
Para detectar unidades de abonado que nunca han
sido adquiridas, la estación base 314 transmite una señal piloto
directa 320 y barre la celda buscando todas las fases de código
correspondientes a la banda completa de retardos de propagación de
la celda (paso 604) y detecta la señal de acceso alineada en el
tiempo 322 enviada por la unidad de abonado 316 después de que la
transmisión ha logrado potencia suficiente para la detección (paso
606). La estación base 314 transmite una señal a la unidad de
abonado 316 (paso 608) que confirma que la señal de acceso 322 se ha
recibido. La unidad de abonado 316 recibe la señal de confirmación
(paso 610) e interrumpe el aumento de potencia de transmisión (paso
612).
La estación base 314 determina el retardo de fase
de código deseado de la unidad de abonado 316 observando la
diferencia (paso 614) entre los generadores Tx y Rx PN 524, 514
después de adquirir la unidad de abonado 316. El valor del retardo
de fase de código deseado se envía a la unidad de abonado 316 (paso
616) como un mensaje OA&M, que recibe y guarda el valor (paso
618) para uso durante la readquisición, y continúa con el proceso
de establecimiento de canal (pasos 622 y 624).
Con referencia a la figura 19, se muestra un
método alternativo de readquisición rápida según la presente
invención. Cuando hay que restablecer un canal de comunicaciones
entre la unidad de abonado 316 y la estación base 314, la unidad de
abonado 316 transmite la señal de acceso 322 con el retardo de fase
de código deseado como en la realización preferida.
Con todas las unidades de abonado previamente
adquiridas 316 en el mismo rango virtual, la estación base 314
solamente tiene que buscar los retardos de fase de código centrados
en torno a la periferia de la celda para adquirir las señales de
acceso 322 de tales unidades de abonado 316 (paso 630). Así, una
unidad de abonado 316 puede incrementar progresivamente la potencia
rápidamente para explotar las oportunidades de adquisición más
frecuentes. La unidad de abonado 316 implementa el retardo de la
misma forma que en la realización preferida. La estación base 314
detecta después la unidad de abonado 316 en la periferia de la
celda (paso 636), envía una señal de confirmación a la unidad de
abonado (paso 637) y recalcula el valor del retardo de fase de
código deseado, si es necesario. El recálculo (paso 638) compensa
los cambios de trayectos de propagación, la deriva del oscilador y
otras variables de comunicación. La unidad de abonado 316 recibe la
señal de confirmación de la estación base 316 (paso 639).
La estación base 314 envía el valor actualizado
del retardo de fase de código deseado a la unidad de abonado 316
(paso 640) que recibe y guarda el valor actualizado (paso 642). La
unidad de abonado 316 y la estación base 314 continúan después las
comunicaciones del proceso de establecimiento de canal (pasos 644 y
646).
Obsérvese que la realización alternativa requiere
que la estación base busque los retardos de fase de código
centrados en la periferia de la celda para readquirir las unidades
de abonado previamente adquiridas y los retardos de fase de código
de toda la celda para adquirir unidades de abonado que nunca fueron
adquiridas.
Con referencia a la figura 20, se muestran las
tareas asociadas con la adquisición inicial de una unidad de
abonado nunca adquirida 316 por una estación base 314 según una
segunda realización alternativa de la presente invención. En la
realización representada en la figura 18, cuando se adquiere una
unidad de abonado nunca adquirida 316, la señal de acceso 320
permanece alineada en el tiempo a la señal piloto directa 320. En
esta realización, la estación base 314 y la unidad de abonado 316
cambian la alineación de fase de código de la señal de acceso 322 de
alineada en el tiempo a retardada (por el retardo de fase de
código), para hacer que la unidad de abonado 316 aparezca en la
periferia de la celda. Este cambio se lleva a cabo en un tiempo
designado.
Los pasos 700 a 718 son los mismos que los pasos
correspondientes 600 a 618 representados en la figura 18. Sin
embargo, después de que la estación base 314 envía el valor de
retardo deseado a la unidad de abonado 316 (paso 716), la estación
base 314 envía un mensaje a la unidad de abonado 316 para conmutar
al valor de retardo deseado a un tiempo referenciado a un
sub-tiempo de la señal piloto directa 320 (paso
720). La unidad de abonado 316 recibe este mensaje (paso 722), y
ambas unidades 314, 316 esperan hasta que se alcanza el tiempo de
conmutación (pasos 724, 730). En ese tiempo, la estación base 314
añade el valor de retardo deseado a su operador Rx PN (paso 732) y
la unidad de abonado 316 añade el mismo valor de retardo deseado a
su generador Tx PN (paso 726). La unidad de abonado 316 y la
estación base 314 continúan después la comunicación del proceso de
establecimiento de canal (paso 728, 734).
Aunque la invención se ha descrito en parte
haciendo referencia detallada a la realización preferida, se
pretende que dicho detalle sea instructivo en vez de
restrictivo.
Claims (6)
1. Un sistema para comunicar entre una estación
base (14) y al menos una unidad de abonado (16), teniendo tanto
dicha estación base (14) como la unidad de abonado (16) medios para
transmitir (50, 72) y detectar (52, 74) señales, incluyendo un
sistema para reducir el tiempo de readquisición de dicha unidad de
abonado (16) por dicha estación base (14),
- incluyendo la estación base (14):
- medios (62) para detectar una señal de acceso (322) centrada alrededor de un retardo máximo de código de fase de dicha unidad de abonado (16) cuando se han logrado un nivel de potencia detectable y el retardo máximo de código de fase; y
- medios (66) para generar una señal de confirmación para transmisión a dicha unidad de abonado cuando se ha detectado dicha señal de acceso (322), e
- incluyendo la unidad de abonado (16):
- medios (90) para generar dicha señal de acceso (322) para transmisión a dicha estación base (14);
- medios (74) para incrementar la potencia de transmisión y un retardo de fase de código de dicha señal de acceso (322) hasta que se recibe una señal de confirmación de dicha estación base (14), donde el retardo de fase de código se varía en pasos predeterminados desde cero al retardo correspondiente al retardo máximo de código de fase
- que corresponde a la periferia de una celda;
- medios (78) para detectar dicha señal de confirmación (322); y
- medios (74) para detener la variación de potencia de transmisión y el retardo de fase de código cuando se recibe dicha señal de confirmación (322); y
- medios para almacenar el retardo de la señal de acceso cuando se recibe dicha señal de confirmación para uso en futuras readquisiciones de dicha unidad de abonado (16).
2. El sistema de la reivindicación 1,
caracterizado porque el incremento de la potencia de
transmisión es por incremento progresivo de la potencia de
transmisión.
3. Un método para reducir el tiempo de
readquisición de una unidad de abonado (16) por una estación base
(14) en una red para comunicar entre la estación base (14) y al
menos una unidad de abonado (16); incluyendo el método:
transmitir una señal de acceso (322) desde una
unidad de abonado (16) a un nivel predeterminado de transmisión de
potencia;
aumentar la potencia de transmisión y un retardo
de fase de código de dicha señal de acceso (322) hasta que se
recibe una señal de confirmación de dicha estación base (14), donde
el retardo de fase de código se varía en pasos predeterminados
desde cero al retardo correspondiente al retardo máximo de código
de fase que corresponde a la periferia de una celda;
detectar dicha señal de acceso (322) en dicha
estación base (14) cuando se han logrado un nivel de potencia
detectable y el retardo máximo de código de fase, centrándose la
detección alrededor del retardo máximo de código de fase;
transmitir una señal de confirmación desde dicha
estación base cuando se ha detectado dicha señal de acceso
(322);
recibir dicha señal de confirmación en dicha
unidad de abonado (16);
cesar la variación de potencia de transmisión y
el retardo de fase de código en dicha unidad de abonado (16) cuando
se recibe dicha señal de confirmación; y
almacenar el retardo de fase de código de la
señal de acceso cuando se recibe dicha señal de confirmación.
4. El método de la reivindicación 3,
caracterizado porque el aumento de la potencia de
transmisión es por incremento progresivo de la potencia de
transmisión.
5. El método de la reivindicación 3,
caracterizado por incluir además readquirir posteriormente
la unidad de abonado (16) después de la terminación de
comunicaciones iniciales usando dicho retardo de fase de código
almacenado.
6. El método de la reivindicación 5,
caracterizado porque la readquisición siguiente incluye
además:
transmitir una señal de acceso siguiente (322)
desde dicha unidad de abonado (16) a un nivel predeterminado de
potencia y a dicho retardo almacenado;
incrementar progresivamente la potencia de
transmisión;
detectar dicha señal de acceso siguiente (322) en
dicha estación base (14) cuando se ha logrado un nivel de potencia
detectable;
transmitir una señal de confirmación siguiente
desde dicha estación base (14) cuando se ha detectado dicha señal de
acceso (322);
recibir dicha señal de confirmación siguiente en
dicha unidad de abonado (16); y
cesar el incremento progresivo de la potencia de
transmisión desde dicha unidad de abonado (16) cuando se recibe
dicha señal de confirmación.
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