ES2197156T3 - Metodo y aparato con dispositivo de control de la potencia de emision en un sistema de radio celular. - Google Patents

Abstract

EL OBJETO DE LA INVENCION ES UN SISTEMA DE RADIOTELEFONO CELULAR Y UN RADIOTELEFONO PARA EL. LA TRANSMISION (TX) Y LA RECEPCION (RX) SE EFECTUA EN EL SISTEMA EN DIFERENTES RODAJAS DE TIEMPO, Y SE UTILIZAN LA MISMA FRECUENCIA CENTRAL Y EL MISMO ANCHO DE BANDA PARA TRANSMISION Y LA RECEPCION. EL RADIOTELEFONO MIDE (PM) EL NIVEL DE SEÑAL (IRX) QUE RECIBE DESDE LA ESTACION BASE Y, DE ACUERDO CON DICHO NIVEL DE SEÑAL RECIBIDO, CONTROLA LA POTENCIA DE LA SEÑAL (ITX) A TRANSMITIR EN LA REBANADA DE TIEMPO DE TRANSMISION QUE SIGUE INMEDIATAMENTE A DICHA REBANADA DE TIEMPO DE RECEPCION.

Description

Método y aparato con dispositivo de control de la potencia de emisión en un sistema de radio celular.

La presente invención se refiere a un aparato de control de potencia de transmisión y a método para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono que utiliza substancialmente la misma frecuencia central y ancho de banda tanto para la transmisión como para la recepción de señales.

En un sistema de radio celular basado en el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) o acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), el control de la potencia de transmisión no es necesario con respecto al funcionamiento del sistema. Los primeros sistemas utilizaron por tanto la misma potencia de transmisión en todo momento. En los sistemas de radioteléfono celular actuales (por ejemplo NMT), el control de la potencia del radioteléfono celular es utilizado básicamente con el fin de ahorrar capacidad de la batería. El control de potencia es utilizado adicionalmente en células pequeñas con el fin de reducir el nivel de ruido con respecto a las células adyacentes. No obstante, existen normalmente solamente algunos niveles de potencia utilizables (aproximadamente de 5 a 10).

En un sistema basado en un acceso múltiple por división de código (CDMA), en el que el espectro es dispersado con la tecnología DS (Secuencia Directa), la potencia recibida por la estación de base desde los diferentes radioteléfonos celulares debería ser aproximadamente igual de manera que el sistema pueda adaptarse a tantos usuarios como sea posible. En el sistema CDMA, el objeto principal del control de potencia es llevar al máximo, por tanto, la capacidad del sistema. Después, el nivel de potencia debe ser controlado de manera muy exacta, y debe reducirse al mínimo el nivel de transmisión.

La potencia de transmisión debe ser controlada de acuerdo con dos principios diferentes, o bien como control de circuito abierto o como control de circuito cerrado. En el control de circuito abierto, el teléfono mide la potencia de señal recibida desde la estación de base y después controla, por consiguiente, su potencia de transmisión. Generalmente, no obstante, el método no proporciona una buena exactitud de la medición, y por tanto, no es posible reducir al mínimo de forma completa la potencia de transmisión, de manera que no sería controlada demasiado baja de manera inadvertida debido a la inexactitud de medición. La razón de esto es que las señales transmitidas y recibidas son atenuadas de manera diferente, puesto que están situadas a diferentes frecuencias. La diferencia puede ser de 10 a 40 dB, dependiendo del ancho de banda de la señal de radio y las condiciones de propagación. Por tanto, la potencia de transmisión debe estar dimensionada para ser suficientemente alta, de manera que pueda crearse un enlace de transmisión. El control de circuito abierto es utilizado generalmente en los sistemas FD/FDMA y FDD/TDMA actuales (FDD, de modo duplex por división de frecuencia) en el que se efectúa la recepción y transmisión a diferentes frecuencias. El método de control de circuito abierto es simple, pero su inconveniente es la inexactitud de medición del método.

El documento US-4811421 describe medios para la estimación de la potencia de señal que debe recibirse. Se estima una potencia de señal que debe recibirse como una función de la señal ya recibida y medida. En cada instante predeterminado, se estima una potencia de señal que será recibida por la estación en un siguiente instante predeterminado para derivar de este modo una potencia estimada. Una potencia de señal que transmite la estación entre el instante sucesivo es controlada en proporción a la potencia estimada. Además de la estimación, el sistema utiliza diferentes frecuencias en la transmisión y recepción de señales.

El documento US-5093840 describe un aparato para el control de potencia de adaptación de un transmisor de espectro de dispersión de una estación móvil que funciona en una red de comunicaciones celular utilizando modulación de espectro de dispersión. Una estación base transmite una señal genérica de espectro de dispersión y una señal de datos APC. Una estación móvil tiene un circuito de adquisición para adquirir y decodificar la señal genérica de espectro de dispersión, un detector para detectar un nivel de potencia recibido de la señal genérica de espectro de dispersión, un decodificador para decodificar la señal de datos APC como un umbral, un amplificador diferencial para generar una señal de comparación comparando el nivel de potencia recibido con respecto al umbral, un transmisor para transmitir una señal de espectro de dispersión del transmisor, una antena, y un dispositivo de ganancia variable sensible a la señal de comparación indicando un aumento o descenso para el ajuste de un nivel de potencia del transmisor de la señal de espectro de dispersión del transmisor.

Una publicación en IEEE International Conference on Communications 1986, ``Direct Sequence Spread Spectrum with DSPK Modulation and Diversity for Indoor Wireless Communications'' (Bhaskar Ramamurthi and Mohsen Kavehrad), Toronto, Canadá, 22-25 de Junio de 1998, describe el sistema de Acceso Multiple de Espectro de Dispersión de Secuencia Directa (DS-SSMA) utilizando modulación de frecuencia por desplazamiento de fase diferencial (DPSK) para comunicación inalámbrica en un entorno interior. La estación central transmite continuamente una secuencia PN común a todos los receptores. En el lugar del usuario, un sensor supervisa continuamente el nivel de potencia medio en el tono recibido o tono modulado. Puesto que el canal es recíproco, el transmisor en el lugar del usuario ajusta el nivel de potencia transmitido proporcional a la inversa del nivel de potencia media recibida por el sensor.

Una publicación IEEE ``Spread spectrum S-CDMA for personal communication services'', Military communications conference, 1992, MILCOM'92 Conference Record, Communications - Fusing Commend, Control and Intelligence. IEEE San Diego, CA. USA 11-14 Oct, 1992, NY, USA, IEEE, US, páginas 269-273, describe la ventaja de capacidad de radios CDMA de espectro de dispersión sobre un FDMA y TDMA convencional para servicios de comunicación personal. Las radios utilizan señales de espectro de dispersión DS/OPSK y TDD para conseguir funcionamiento dúplex completo.

En el sistema de control de circuito cerrado la potencia de señal recibida desde el radioteléfono celular es medida en la estación de base y la información de control requerida para el control de la potencia de transmisión es transmitida al radioteléfono celular. El inconveniente del método de control de circuito cerrado es que el método es más complicado que el método de control de circuito abierto, puesto que en el sistema de circuito cerrado, la información adicional debe ser transmitida de forma separada y la transmisión de la información de control en el sistema de radio celular requiere una velocidad de transmisión de aproximadamente 1 kbit/s, de forma que el sistema de control puede funcionar correctamente. Un sistema de control de este tipo es propuesto para ser utilizado en los sistemas FDD/CDMA.

Un primer aspecto de la presente invención proporciona el aparato de control de potencia de transmisión para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono de acceso múltiple por división de código/de modo duplex por división de tiempo (TDD/CDMA) que utiliza substancialmente la misma frecuencia central y el ancho de banda tanto para la recepción como transmisión de señales, que comprende medios de medición de señales (PM) para medir un nivel de señal recibida, donde el nivel de la señal recibida (IRX) se mide después de la de-expansión de la señal, y medios de control de potencia para controlar el nivel de una señal transmitida posterior correspondiente (ITX) de acuerdo con el nivel de señal recibida, y un segundo aspecto de la presente invención proporciona un método de control de potencia de transmisión para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono de modo duplex por división de tiempo/acceso múltiple por división de código (TDD/CDMA) que utiliza substancialmente la misma frecuencia central y ancho de banda tanto para la transmisión como para la recepción, comprendiendo medir una señal recibida donde el nivel de la señal recibida (IRX) es medido después de la de-expansión de la señal, y controlar el nivel de una señal transmitida posteriormente de un modo correspondiente de acuerdo con el nivel de señal recibida, comprendiendo adicionalmente medios de medición de potencia absoluta para recibir la información indicativa del nivel de la potencia absoluta transmitida por una estación de base, y donde el nivel de la señal transmitida posterior correspondiente (ITX) es controlable de acuerdo con el nivel de la potencia absoluta transmitida por una estación de base y el nivel de señal recibida.

Estos tienen la ventaja de que la medición y el control exactos de la potencia puede conseguirse por circuitería y dispositivos simples.

En el sistema TDD de frecuencia individual, tal como el sistema DECT, la señal es atenuada del mismo modo en ambas direcciones de transmisión. En un aparato y método de acuerdo con la invención, la potencia de transmisión es ajustada de acuerdo con el nivel de señal recibido en la última división de tiempo, puesto que el control de un circuitito abierto es muy exacto cuando se efectúa la transmisión y recepción a la misma frecuencia en divisiones de tiempo consecutivas. Después, la información sobre los cambios en la señal provocados por los cambios es la más reciente, por lo que la potencia de trasmisión puede reducirse al mínimo de manera muy exacta. Normalmente, la potencia de transmisión es controlada aproximadamente 20dB mayor que el nivel requerido, de manera que la señal ciertamente es suficientemente fuerte. Es posible ajustar la potencia de transmisión de forma segura al mínimo, o controlar la señal que es solamente ligeramente mayor que el nivel requerido puesto que, de acuerdo con la invención, la medición y el control de la potencia pueden realizarse de un modo muy exacto. Gracias a la invención, es posible llevar a cabo un sistema de radioteléfono que tiene la exactitud del método de control de circuito cerrado y la forma de realización simple del control de circuito abierto. El radioteléfono puede llevarse a cabo de manera que contiene un valor de referencia preajustado con el que es comparado el nivel de la potencia de la señal recibida, y la señal transmitida es controlada de acuerdo con esta comparación. Alternativamente, esto podría ejecutarse de forma que el transmisor identifica su potencia de transmisión absoluta en el tiempo de transmisión y, por ejemplo, solamente cuando cambia la potencia de transmisión de forma que no se requiere velocidad de comunicación de datos alta. El nivel de potencia de la señal recibida es medido preferentemente durante toda la división de tiempo de recepción completa, y a partir de esta potencia puede calcularse, por ejemplo, formando un promedio.

Por lo tanto, en el sistema TDD la señal es atenuada igualmente en ambas direcciones de transmisión, puesto que se utiliza la misma banda de frecuencia en ambas direcciones (es decir, la misma frecuencia central y el mismo ancho de banda). Puesto que el canal cambia ligeramente como una función del tiempo, el tiempo de modo dúplex (el periodo por división de tiempo de transmisión/recepción) debe ser suficientemente corto, de forma que los cambios no influyen de forma significativa en el nivel de la señal, sino que se obtiene la información exacta sobre el nivel de potencia de señal recibida. La magnitud del cambio de canal depende, por ejemplo, por el hecho de si se está moviendo o no el radioteléfono (por ejemplo, un teléfono para coche).

La invención se describe ahora con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la figura 1 muestra la estructura del bastidor del sistema TDD/TDMA, y una forma de realización del método de acuerdo con la invención en el sistema TDD/TDMA, y la figura 2 muestra la estructura del bastidor del sistema TDD/CDMA, y una forma de realización del método de acuerdo con la invención en el sistema TDD/CDMA; y la figura 3 muestra un diagrama de bloques de un circuito para el control de la potencia de un radioteléfono de acuerdo con la invención.

La figura 1 muestra un sistema TDD/TDMA en el que por ejemplo se comunican doce radioteléfonos con la misma estación de base. El primer radioteléfono celular mide el nivel de la señal recibida en la última división de tiempo de recepción 0, y utiliza esta información para controlar la potencia de señal de transmisión inmediatamente en la siguiente división de tiempo de transmisión 12 del teléfono. El segundo radioteléfono celular mide, por consiguiente, el nivel de la señal recibida en la última división de tiempo de recepción 1, y utiliza esta información para controlar la potencia de señal transmitida inmediatamente en la siguiente división de tiempo de transmisión del teléfono 13, y así sucesivamente, de modo que el último o el doceavo teléfono celular mostrado en la figura 1 mide el nivel de la señal recibida en la última división de tiempo de recepción 11, y utiliza esta información para controlar la potencia de la señal de transmisión inmediatamente en la siguiente división de tiempo de transmisión del teléfono 23. Las divisiones de tiempo de 0 a 23 en la figura 1 representan el hecho de que la estación de base procesa la transmisión y recepción de cada uno de los doce radioteléfonos en diferentes divisiones de tiempo.

La figura 1 muestra un sistema TDD/CDMA en el que la transmisión y recepción se realiza en diferentes divisiones de tiempo. Los radioteléfonos celulares miden el nivel de la señal R recibida en la división de tiempo de recepción y utilizan esta información para controlar la potencia de la señal de transmisión T en la división de tiempo de transmisión. La figura 2 muestra cómo en el sistema TDD/CDMA, la estación de base procesa simultáneamente la transmisión y recepción para los doce radioteléfonos. No obstante, la transmisión y recepción se efectúan en diferentes divisiones de tiempo entre sí.

La figura 3 muestra un diagrama de un circuito de bloques requerido para el control de potencia de acuerdo con la invención. El nivel de la señal de información IRX que lleva en el receptor RX es medido por el circuito de medición de potencia PM. La segunda derivación desde el receptor RX representa el procesamiento normal de la información recibida IRX en el radioteléfono, del que no es necesario presentar un diagrama de bloques más detallado en esta conexión como es bien conocido por un técnico en la materia. El nivel de la señal puede medirse midiendo o bien su amplitud, potencia o similar por un método conocido conveniente. El nivel de la señal recibida es medido preferentemente durante toda la división de tiempo de recepción, y a partir de esto la potencia puede ser calculada, por ejemplo, haciendo un promedio. El periodo de medición debe ser seleccionado para ser suficientemente largo de manera que el efecto del ruido será pequeño debido a los efectos del promedio. No obstante, el periodo de medición debe ser también lo suficientemente corto de manera que el canal de comunicación de datos no tiene tiempo para cambiar substancialmente durante la medición. El resultado de medición es comparado con un valor de referencia SER F, y es ajustada, por consiguiente la potencia del transmisor TX. El valor de referencia SER F puede ser cualquier valor de referencia preajustado con el que se compara el nivel de la señal recibida IRX en los medios de comparación COMP, y el nivel de la señal transmitida ITX es ajustado bajo el control de la señal SREG de acuerdo con esta comparación. Alternativamente, el valor de referencia SER F puede estar dispuesto con respecto a los medios de comparación de forma que el transmisor detecta la potencia de transmisión absoluta transmitida en la estación de base en el tiempo de transmisión, y, por ejemplo, solamente cuando cambia la potencia de transmisión, de forma que no sea necesario velocidad de comunicación de datos alta.

Un sistema de radioteléfono de acuerdo con la invención proporciona la exactitud del método de control de circuito cerrado, incluso aunque no se transmita información de control desde la estación de base hasta el radioteléfono celular. Con el método de la invención, la potencia de transmisión del radioteléfono celular puede reducirse al mínimo y, por tanto, el consumo de potencia se reduce a un mínimo. La interferencia del sistema celular disminuye también debido a potencia de transmisión inferior. Existirá también una distancia más pequeña para la asignación repetida del mismo canal (es decir, la banda de frecuencia en FDMA, el código en CDMA y la división de tiempo en TDMA), por lo que el sistema puede contener más usuarios para cada unidad de frecuencia y unidad de área. Puede incrementarse el número de usuarios con asignación de canal dinámico (DCA) debido a la interferencia reducida obtenida con el control de potencia de acuerdo con la invención. Es posible también hacer obvios los efectos de desvanecimiento ajustando un nivel de potencia adecuado.

El método de la invención puede aplicarse a un sistema utiliza división de tiempo, en el que también la transmisión y la recepción se efectúan a la misma frecuencia, por ejemplo, en el método de acceso múltiple TDD/CDMA o TDD/TDMA. La potencia de la señal recibida en el sistema CDMA o en otro sistema de espectro de dispersión se mide cuando la señal ha sido despropagada (la señal está en correlación por el código de dispersión). La invención es muy ventajosa en el sistema CDMA, donde es importante que la señal recibida por la estación de base sea aproximadamente igual de fuerte desde todas las estaciones móviles. La potencia de la señal puede medirse o bien desde la señal RF, desde la señal ID o desde la señal modulada (en el sistema TDMA).

En los sistemas de radio celular DECT tanto la estación móvil como la estación de base (transmisor y receptor) controlan sus niveles de potencia independientemente. En el sistema DECT, el paquete de voz es codificado en la transmisión (CRC, Cyclic Redundancy Check) con el fin de detectar los errores de transmisión en la recepción. CRC es un sistema de detección de error, en el que los bits de paridad son generados por la codificación, y son detectados los errores creados durante la transmisión por un algoritmo de decodificación. Cuando el receptor detecta un paquete de voz erróneo, solicita la transmisión repetida, por lo que el transmisor recibe inmediatamente la siguiente información por división de tiempo sobre una recepción de éxito. Por tanto, en el control de potencia de la señal de transmisión, es posible tener en cuenta la relación proporcionar de transmisiones de éxito con el fin de incrementar el porcentaje de éxito, y al menos con el fin de eliminar los errores provocados por el nivel de potencia (demasiado bajo) utilizando el método de control de potencia de la invención.

En vista de la descripción precedente, será evidente para un técnico en la materia que pueden realizarse varias modificaciones dentro del alcance de la invención, como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. Aparato de control de potencia de transmisión para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono (TDD/CDMA) de acceso múltiple por división de código/de modo dúplex por división de tiempo que utiliza substancialmente la misma frecuencia central y ancho de banda tanto para la transmisión como para la recepción de señales, que comprende medios de medición de señales (PM) para la medición de un nivel de señal recibida, donde el nivel de la señal recibida (IRX) es medido después de la de-expansión de la señal, y medios de control de potencia para controlar el nivel de una siguiente señal transmitida correspondiente (ITX) de cuerdo con el nivel de señal recibida, caracterizado porque el aparato de control de potencia de transmisión comprende adicionalmente medios de medición de potencia absoluta para recibir la información indicativa del nivel de la potencia absoluta transmitida por una estación de base, de forma que el nivel de la señal transmitida posterior correspondiente (ITX) es controlable de acuerdo con el nivel de la potencia absoluta transmitida por una estación de base y el nivel de señal recibida.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, donde el nivel de la señal recibida (IRX) es comparado con un nivel de referencia predeterminado (SER F), y el nivel de la señal transmitida posterior correspondiente es controlable de acuerdo con un resultado de la comparación (COMP).

3. Aparato de acuerdo con cualquier reivindicación previa, donde el nivel de potencia de transmisión es controlable (SREG) a un nivel tan bajo como sea posible en el que la señal (ITX) se propaga libre de error a la estación de base.

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, donde el nivel de la señal recibida (IRX) es medido desde la señal de radio-frecuencia.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, accionable para un sistema de radioteléfono que tiene divisiones de tiempo de transmisión y recepción que tienen substancialmente la misma longitud en el tiempo que un periodo medido durante el cual tiene lugar la medición de la señal recibida (IRX).

6. Aparato que comprende un radioteléfono celular como se indica en cualquier reivindicación precedente.

7. Método de control de potencia de transmisión para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono de acceso múltiple d división de código/de modo dúplex d división de tiempo (TDD/CDMA) que utiliza substancialmente la misma frecuencia central y ancho de banda para tanto la transmisión como la recepción, comprendiendo medir una señal recibida (IRX), donde se mide un nivel de la señal recibida (IRX) después de la de-expansión de la señal, y controlar el nivel de una señal transmitida posteriormente de forma correspondiente (ITX) de acuerdo con el nivel de señal recibida, caracterizado porque el método comprende adicionalmente recibir la información indicativa del nivel transmitido por una estación de base y controlar el nivel de la señal transmitida posteriormente de acuerdo con la potencia absoluta y el nivel de señal recibida.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, donde el nivel de la señal recibida (IRX) es comparado con un nivel de referencia predeterminado (SREF), y el nivel de la siguiente señal transmitida correspondiente es controlado de acuerdo con un resultado de la comparación (COMP).

9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, donde el nivel de potencia de transmisión se puede controlar (SREG) como un nivel tan bajo como sea posible en el que la señal (ITX) se propaga libre de error a la estación de base.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 7, donde el nivel de la señal recibida (IRX) es medido a partir de la señal de radio frecuencia.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 7, accionable para un sistema de radioteléfono que tiene divisiones de tiempo de transmisión y recepción que tienen substancialmente la misma longitud en el tiempo que un periodo de medición durante el cual tiene lugar la medición de la señal recibida (IRX).