ES2224129T3 - Regulacion de potencia de una emisora a distancia en un sistema de comunicacion amdc. - Google Patents
Regulacion de potencia de una emisora a distancia en un sistema de comunicacion amdc.Info
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Abstract
EL PROCESO DE CONTROL DE POTENCIA DE LA PRESENTE INVENCION PERMITE A UNA ESTACION BASE QUE COMUNICA SOBRE UN CANAL DE PAQUETES TRANSMITIDOS A UNA RADIO MOVIL PARA CONTROLAR LA POTENCIA DE LA RADIO MOVIL QUE TRANSMITE SOBRE UN CANAL DE PAQUETE DE RESERVA A LA ESTACION BASE. LA ESTACION BASE MANTIENE UNA ENERGIA MAXIMA POR BITIO PARA EL UMBRAL DE LA RELACION DE LA DENSIDAD ESPECTRAL DE INTERFERENCIA TOTAL PARA EL CANAL DE RESERVA COMO UN UMBRAL DESEADO QUE RESULTA EN UNA RELACION E ERROR DE TRAMA BAJO. POR COMPARAR CADA ENERGIA POR BITIO ESTIMADA DEL RADIO ENLACE PARA LA RELACION DE DENSIDAD ESPECTRAL DE INTERFERENCIA PARA LOS UMBRALES DESEADOS Y MAXIMO, LOS COMANDOS DE CONTROL DE POTENCIA PARA AUMENTAR O DISMINUIR LA POTENCIA TRANSMITIDA DEL RADIOTELEFONO SE GENERA DEPENDIENDO DEL RESULTADO DE LA COMPARACION.
Description
Regulación de potencia de una emisora a distancia
en un sistema de comunicación AMDC.
La presente invención se refiere a comunicaciones
inalámbricas. Más concretamente, la presente invención se refiere al
control de potencia en un sistema de comunicación AMDC.
El paquete es un método para organizar los datos
de usuario. El paquete se suele descomponer en varios campos, cada
uno de los cuales consta de uno o más bits. Cada campo se usa para
una función predeterminada, como datos de usuario, direcciones,
detección de errores, etc. Se puede formar paquetes de datos según
protocolos preexistentes como X.25 y TCP/IP que son bien conocidos
en esta técnica.
Los paquetes pueden usarse con un servicio de
paquete real en el cual la aplicación, el transporte u otra capa
genera el paquete. Los paquetes pueden ser generados también por una
capa de red de protocolo inferior que introduce una corriente de
bits de datos en paquetes de datos de longitud predeterminada.
Los paquetes de datos pueden transmitirse por un
canal de radio mediante diversos métodos. Un primer método usa un
canal especializado para llevar paquetes entre un par de
transceptores de radio. Un segundo método comprende un único
transceptor central de radio que transmite por un canal normal a uno
o más transceptores de radio que están monitorizando paquetes que
contienen datos en el campo de direcciones que se refiere
precisamente a esa dirección del transceptor de radio. Un tercer
método usa un acceso aleatorio o un protocolo basado en competición
en el que los paquetes son transmitidos de uno o más transceptores
de radio a un terminal central o bien de un transceptor a otro.
En el sistema típico de comunicación celular AMDC
ajustado al Patrón Provisional 95 de la Asociación de Industrias de
Telecomunicación/Asociación de Industrias Electrónicas
(TIA/EIA(IS-95), el canal especializado
corresponde a un canal de tráfico. Este canal transmite señales de
voz y datos entre la radio móvil y la emisora base. El método para
el canal común supone transmitir por el canal de búsqueda que se usa
para emitir páginas en un sistema AMDC cuando cada página lleva una
dirección. El método para el canal aleatorio corresponde al canal
de acceso. En la patente de E.E.U.U. nº 5.103.459 a Gilhousen y
otros, adjudicada a Qualcomm, Inc., se describe más detalladamente
un sistema típico de comunicación de tipo AMDC.
Cuando hay que transmitir uno o más paquetes de
una emisora base a una radio móvil o viceversa, se puede habilitar
un canal de tráfico entre los dos. Una vez se ha transmitido el
paquete, a menudo se desconoce el tiempo hasta el próximo paquete.
En lugar de tener un canal de tráfico habilitado pero fuera de uso,
se inhabilita este canal tras un período de inactividad. Dicho
período se puede establecer respecto al período determinado mediante
el análisis de patrones de tráfico típicos. Como alternativa a esto,
dicho período puede también ser variable respecto al período
establecido mediante el análisis de la corriente de paquetes
transmitida.
La habilitación de canales de tráfico presenta al
menos dos problemas. En primer lugar, lleva tiempo configurar un
canal de tráfico, lo que retrasa la transmisión de paquetes. En
algunos casos, la configuración de un canal de tráfico puede llevar
más de un segundo. En segundo lugar, los recursos para configurar y
usar un canal de tráfico pueden ser demasiado caros para justificar
la transmisión de paquetes infrecuentes, paquetes cortos o
secuencias de paquetes cortas.
El control de potencia en un sistema AMDC es muy
importante, ya que un gran número de radios móviles están
transmitiendo en la misma frecuencia. Si una radio móvil está
transmitiendo a una potencia de salida demasiado alta, puede
degradar el ^{Eb}/_{Io} de otras radios móviles hasta el punto
de que la emisora base no pueda demodular correctamente las
transmisiones. Si la radio móvil transmite a una potencia de salida
demasiado baja, el ^{Eb}/_{Io} recibido de la radio móvil de la
emisora base será demasiado bajo para demodular adecuadamente el
^{Eb}/_{Io} de la señal recibida. Por lo tanto, la potencia de
transmisión de la radio móvil posee efectos sobre la capacidad del
sistema.
La correlación entre ^{Eb}/_{Io} y la
capacidad del sistema puede representarse de la manera siguiente.
Cuando no hay radios móviles en otras células, el número máximo de
transmisiones simultáneas, N, es aproximadamente:
N =
\frac{^{W}/_{R} - (^{Eb}/_{Io})_{des}
(^{NoW}/_{Pr})}{(^{Eb}/_{Io})_{des}}
en
donde:
W = propagación de anchura de banda
R = tasa de datos
(^{Eb}/_{Io})_{des} = métrica de
calidad deseada que se explica en detalle más adelante.
\hskip0.8cmN_{o} = densidad espectral de ruido térmico del receptor de la emisora base, y
\hskip0.8cmP_{r}= potencia recibida en cada transmisión.
El segundo término del numerador suele ser muy
pequeño comparado con ^{W}/_{R}, por lo que
N =
\frac{^{W}/_{R}}{(
^{Eb}/_{Io})_{des}}
De esta manera, un sistema que use un mayor
^{Eb}/_{Io} deseado reduce su capacidad.
Para la radio móvil i, el ^{Eb}/_{Io}
recibido indicado por (^{Eb}/_{Io}) _{t} en la emisora base
es aproximadamente
(^{Eb}/_{Io})_{i} =
\frac{^{P}{}_{ri}/_{R}}{\sum\limits_{j_{\neq}i}
{}^{P}{}_{rj}/_{W}}
La probabilidad de que la transmisión se pueda
demodular satisfactoriamente es alta si
(^{Eb}/_{Io})_{t}
es mayor que
(^{Eb}/_{Io})_{des}
como se explica más arriba. Sin embargo, si
P_{ri} es grande, el ^{Eb}/_{Io} se degrada para otras radios
móviles. Si el ^{Eb}/_{Io} recibido cae por debajo de
(^{Eb}/_{Io})_{des} la probabilidad de que la
transmisión no se demodule satisfactoriamente es alta.
La radio móvil ajusta dinámicamente su potencia
de transmisión usando control de potencia en circuito abierto y
cerrado a fin de mantener el adecuado ^{Eb}/_{Io} recibido en
la emisora base según cambian las condiciones del canal o el
alcance de la emisora base. El control de potencia en circuito
abierto ajusta la potencia de transmisión de la radio móvil
automáticamente midiendo la potencia recibida por el canal directo.
El control de potencia en circuito cerrado ajusta la potencia de
transmisión de la radio móvil mediante una corriente de bits de
realimentación desde la emisora base. La emisora base mide el
^{Eb}/_{Io} recibido para determinar la corriente de bits de
realimentación. El control de potencia en circuito abierto y
cerrado juntos determina la potencia de transmisión de la radio
móvil, como se revela en la patente de E.E.U.U. nº 5.056.109 a
Gilhousen y otros, adjudicada a Qualcomm, Incorporated.
El control de potencia en circuito cerrado
compensa las diferencias de desvanecimiento entre los canales
directo e inverso, como ocurre cuando son de diferentes frecuencias.
Aparte de esto, sirve para compensar las diferencias de transmisión
y recibir ganancias de trayecto en la radio móvil y en la emisora
base.
El control de potencia en circuito cerrado es
posible en los sistemas de comunicación corrientes ya que hay un
canal de tráfico por cada radio móvil. Este emparejamiento de canal
uno-a-uno permite que la emisora
base mida la potencia del canal inverso de la radio móvil y que la
radio móvil utilice la corriente de bits de control de potencia
procedente de la emisora base por el canal directo.
No obstante, los canales de acceso no tienen
emparejamiento de canal uno-a-uno,
como las radios móviles múltiples que pueden transmitir
simultáneamente. Por consiguiente, la identidad de la radio móvil no
tiene por qué ser conocida por la emisora base. Así mismo, las
radios móviles no conocen el número de radios móviles que están
transmitiendo, por lo que la asociación de la corriente de bits del
control de potencia no está clara para la radio móvil.
Como la radio móvil alinea su cadencia de
transmisión con la cadencia de las señales que recibe de la emisora
base y todas las señales de la emisora base están alineadas en
cadencia, cuando se dan dos transmisiones simultáneas por el canal
inverso y no hay multitrayecto, las transmisiones llegan a la
emisora base separadas por períodos de tiempo iguales a la
diferencia del doble de las distancias entre cada radio móvil y la
emisora base. Si este período de tiempo es más de un chip de
seudorruido, la emisora base puede distinguir las dos
transmisiones. La incapacidad para distinguir estas transmisiones
multitrayecto supone una colisión.
Cuando hay un multitrayecto, no hay colisión si
la emisora base puede identificar y combinar adecuadamente los
componentes del multitrayecto. Si se dan tres o más transmisiones
de canal de acceso en el mismo intervalo de tiempo, algunas de las
transmisiones pueden colisionar, mientras que otras no lo harán. En
un canal multiacceso típico, como el que se halla en los sistemas
AMDT o AMDF, si se dan dos transmisiones simultáneas hay colisión y
además la transmisión no es demodulada satisfactoriamente por la
emisora base.
Las emisoras base pueden reducir aún más la
interferencia de unas con otras trasmitiendo la potencia mínima
necesaria para que se reciban sus señales en la emisora base. Una
radio móvil efectúa su primera transmisión o sonda a un nivel de
potencia algo menor del que se estima necesario para llegar a la
emisora base. Este cálculo conservador puede ser un valor
predeterminado o puede hacerse en respuesta al nivel de potencia
medido de una señal que tiene la radio móvil o que la está
recibiendo de la emisora base.
Una de las materializaciones recomendadas es que
la radio móvil mida la potencia recibida de la emisora base. Esta
potencia recibida es la potencia transmitida de la emisora base que
mide en tiempo la pérdida de trayecto. Entonces la radio móvil usa
dicho cálculo, más una corrección constante, más factores de ajuste,
para establecer la potencia de transmisión inicial. Estos factores
de ajuste pueden enviarse a la radio móvil desde la emisora base.
Algunos de estos factores corresponden a la potencia radiada de la
emisora base. Como la pérdida de trayecto de la emisora móvil a la
emisora base es básicamente la misma que de la emisora base a la
emisora móvil, la señal recibida en la emisora base debería estar al
nivel correcto, siempre y cuando la emisora base haya suministrado
los factores de corrección apropiados y que las ganancias de la
radio móvil y de la emisora base estén libres de errores.
Después de transmitir la primera sonda de acceso
a este nivel mínimo de potencia, la emisora móvil aumenta la
potencia de las sucesivas sondas dentro de cada secuencia de sonda
de acceso mediante un número de fases predeterminado. Se puede ver
una explicación completa de las sondas de acceso en
IS-95, sección 6.6.3.1 y en una patente adjunta
pendiente, Aparato y método para reducir las colisiones entre
emisoras móviles que acceden simultáneamente a una emisora base en
un sistema celular de comunicación AMDC, S/N 09/219.867 a
Tiedemann y otros, adjudicada a Qualcomm Inc.
Por otro lado, de entre las sucesivas
transmisiones de una sonda de acceso, la radio móvil puede
aleatorizar su tiempo de transmisión y elegir otro canal de acceso a
fin de evitar una potencial colisión. Todo ello se describe más
detalladamente en IS-95, sección 6.6.3.1.
Se puede ver, por tanto, que el control de
potencia es muy importante para operar adecuadamente con un sistema
radiotelefónico AMDC. De ello se deriva la necesidad de un proceso
de control de potencia en un sistema de acceso múltiple para
aumentar la capacidad del sistema.
El documento
US-A-5.216.692 revela un método
según la sección de la reivindicación 1 anterior a las
características.
En la presente invención se suministra un método
según la reivindicación 1.
El proceso de control de potencia en una
materialización de la presente invención usa un umbral de
comparación para determinar si la emisora base debe ordenar a las
radios móviles que aumenten o disminuyan su potencia de
transmisión. El ^{Eb}/_{Io} total recibido para todas las radios
móviles que comunican con una emisora base concreta se compara con
un umbral máximo para el canal inverso. Además, se determina un
umbral mínimo de comparación para la radio móvil que se está
controlando. Si el ^{Eb}/_{Io} total recibido es mayor o igual
que el umbral máximo, o si el ^{Eb}/_{Io} mínimo recibido para
cualquier radio móvil es mayor que el mínimo del canal inverso, la
emisora base ordena a la radio móvil que reduzca su potencia de
salida. Si el ^{Eb}/_{Io} total recibido es menor que el umbral
máximo del canal inverso y el ^{Eb}/_{Io} total recibido para
cualquier radio es menor o igual que el mínimo del canal inverso,
la emisora base ordena a las radios móviles que aumenten su
potencia.
La figura 1 muestra un organigrama del proceso de
la presente invención.
La figura 2 muestra un gráfico de la tasa de
error de trama en función de ^{Eb}/_{Io}.
Las figuras 3ª y 3b muestran la estructura del
paquete de un canal directo típico de acuerdo con la presente
invención.
La figura 4 muestra las posiciones del bit de
control de potencia de acuerdo con la presente invención.
La figura 5 muestra el diagrama de bloques de una
radio móvil típica de acuerdo con la presente invención.
La figura 6 muestra el diagrama de bloques de una
emisora base típica de acuerdo con la presente invención.
La figura 7 muestra el formato de un canal
directo AMDC de acuerdo con la presente invención.
La figura 8 muestra el formato de un canal
inverso AMDC de acuerdo con la presente invención.
La figura 9 muestra el gráfico de la potencia de
transmisión de dos radios y su reacción a las órdenes de control de
potencia de acuerdo con la presente invención.
La presente invención comprende un par de
canales, denominados de aquí en adelante como canales de paquetes
directo e inverso. La emisora base se comunica con las radios
móviles por el canal directo y las radios móviles se comunican con
la emisora base por el canal inverso. La emisora base usa el proceso
de control de potencia de la presente invención por el canal de
paquetes directo para ajustar dinámicamente la potencia de
transmisión de una o más radios móviles que transmiten por el canal
de paquetes inverso.
La explicación que sigue se refiere a radios
móviles y emisoras base como materializaciones recomendadas. Las
radios móviles incluyen los radioteléfonos usados tanto en sistemas
de comunicación terrestres y en sistemas de comunicación vía
satélite. De igual modo, las emisoras base pueden estar situadas en
tierra o en satélites en órbita.
El canal de paquetes inverso, en la
materialización recomendada, es un canal de velocidad de corriente
variable que transmite paquetes de datos que han sido descompuestos
en una secuencia de una o más tramas. En una materialización
alternativa, el canal de paquetes inverso trata datos a una
velocidad de corriente fija.
Cada transmisión consta de un preámbulo, para
facilitar la adquisición del ensanchamiento del espectro, seguido de
del datagrama. El preámbulo del canal de paquetes inverso es el
mismo que el preámbulo usado en el canal de acceso: una secuencia de
uno o más tramas no moduladas con una función Walsh 0. El preámbulo
del canal de acceso se explica más detalladamente en TIA/EIA
IS-95. Las materializaciones alternativas usan otros
preámbulos distintos a la función Walsh 0. Otra materialización
alternativa incluye tramas moduladas por frecuencias conocidas. Sin
embargo, esto aumenta la complejidad del receptor.
En la materialización recomendada, el canal
directo AMDC consiste en un canal piloto, un canal de
sincronización, uno o más canales de búsqueda, uno o más canales de
paquetes directos y canales de tráfico directos. En la figura 7
aparece representado el formato de la materialización recomendada
del canal directo AMDC incluido los canales de tráfico (705) y los
canales de paquetes (710) con subcanales de control de potencia
(715). El canal de paquetes directo es un canal de espectro
ensanchado similar en operación al canal de tráfico directo, tal
como se revela en IS-95 y como se ve en las figuras
3a y 3b. En IS-95 se puede ver una explicación más
detallada de este canal.
La figura 8 representa el formato del canal
inverso AMDC. A cada canal de búsqueda va asociado un conjunto de
uno o más canales de acceso (805). Un mensaje suplementario define
el número de canales de acceso (805) que van asociados a un canal de
búsqueda en concreto. De igual manera, uno o más canales de paquetes
inversos van asociados a un canal de paquetes directo y un mensaje
suplementario define el número de canales de paquete inversos
asociados a un canal de paquetes directo en concreto. Los diferentes
canales de paquetes inversos (810) asociados al mismo canal de
paquetes directo se distinguen porque cada canal de paquetes inverso
tiene un único código de ensanchamiento.
En la materialización recomendada, la asignación
de un canal de paquetes inverso a un canal de paquetes directo es
estática por cuanto una radio móvil monitoriza continuamente el
mismo canal de paquetes directo mientras está en la misma célula. El
canal puede asignarse usando información de parámetros
suplementarios, por asignación sobre la base de radio móvil o
mediante procedimiento estático.
Los canales de paquetes inversos hacen posible
que múltiples radios móviles transmitan simultáneamente. En la
materialización recomendada del sistema AMDC, las transmisiones
múltiples de radios móviles múltiples colisionan sólo si sus
componentes de multitrayecto se superponen unos a otros, como se
explica más arriba. En la materialización recomendada, una radio
móvil elige aleatoriamente, para sus transmisiones, uno de los
canales de paquetes inversos asociados a un canal de paquetes
directo. Las materializaciones alternativas usan otros métodos para
elegir los canales. Además, el tiempo de transmisión de una radio
que use un canal de paquetes inverso su puede aleatorizar como se
hace para el canal de acceso. Estas técnicas reducen la probabilidad
de colisión distribuyendo las radios móviles por canales o por
tiempo. Esto sirve también para aumentar la capacidad del sistema.
Cuando la radio móvil retransmite un paquete, puede aleatorizar el
tiempo de transmisión y la elección del canal de paquetes inverso a
fin de evitar colisiones, como se explica más arriba para el canal
de acceso.
En la figura 1 aparece un organigrama del proceso
de control de potencia de la presente invención. En la
materialización recomendada, este proceso usa la proporción
^{Eb}/_{Io} sin dimensión para determinar si hay que ajustar la
potencia de transmisión de la radio, y si es así, si hay que
aumentar o disminuir la potencia. Las materializaciones
alternativas usan otras métricas de calidad de señal para la
comparación de umbrales como ^{P}_{r} /_{N o}, P_{r}, o
cualquier equivalente a escala de ^{Eb}/_{Io}, siendo P_{r}
la potencia recibida.
La proporción ^{Eb}/_{Io} es una medida
estándar de calidad del rendimiento de los sistemas digitales de
comunicación. La proporción expresa la energía por bit a la
densidad espectral de la interferencia total del canal.
^{Eb}/_{Io} se puede considerar una métrica que caracteriza el
rendimiento de un sistema de comunicaciones con respecto a otro;
cuando menor sea el ^{Eb}/_{Io} requerido, más eficiente será
la modulación del sistema y el proceso de detección de una
probabilidad de error dada. Se puede ver una explicación más
detallada de este concepto en B. Sidar, Comunicaciones
digitales: fundamentos y aplicaciones, capítulo 3 (1988).
El proceso de la presente invención, en la
materialización recomendada, se usa en sistema radiotelefónico
celular típico AMDC como consta en la patente '459 que se describe
más arriba. El sistema radiotelefónico consta de numerosos
radioteléfonos que emiten a una emisora base por un canal inverso y
reciben de la emisora base por un canal directo.
El máximo ^{Eb}/_{Io} total se denomina
posteriormente como ^{Eb}/_{Io} asignado (paso 100). El
^{Eb}/_{Io} asignado puede variar dependiendo de la carga del
canal de tráfico.
El ^{Eb}/_{Io} asignado lo usa la emisora
base como umbral máximo para todas las radios móviles que emiten a
la emisora base. Si una radio móvil en particular que emite a la
emisora base requiere un aumento de potencia de transmisión, la
emisora base no ordenará a la radio móvil que aumente su potencia
de transmisión por encima del ^{Eb}/_{Io} asignado.
En la materialización recomendada, la conexión
inversa tiene un ^{Eb}/_{Io} deseado asignado a la misma por la
emisora base (paso 105). La proporción deseada es el valor que da
una alta probabilidad de que un paquete de datos se reciba sin
errores desde la emisora base manteniendo al mismo tiempo una alta
capacidad, como se explica más arriba. Por ejemplo, un paquete
compuesto de 10 tramas con un ^{Eb}/_{Io} de 3b tiene
aproximadamente una tasa de error del 10%, como se ve en la figura
2.
Si se elige un ^{Eb}/_{Io} mayor, la
probabilidad de error de la transmisión del paquete disminuye, como
aparece representado en el gráfico de la figura 2. Dicho gráfico
muestra el efecto en la tasa de error de trama al aumentar el
^{Eb}/_{Io}. Por ejemplo, en relación con la figura 2, si el
^{Eb}/_{Io} es 4dB, la tasa de error resultante para el
paquete de 10 tramas es de 4 x 10^{-3}. No obstante, si el
^{Eb}/_{Io} elegido es demasiado grande, la señal emitida puede
causar interferencias a otras radios móviles que comuniquen con la
emisora base.
El ^{Eb}/_{Io} recibido de cada radio móvil
es calculado por la emisora base (paso 115). Como la emisora base
capta las radios móviles durante la transmisión del preámbulo del
paquete, puede determinar el número de radios móviles que están
emitiendo a la emisora base. Estos ^{Eb}/_{Io} individuales para
la base se evalúan (paso 120) y, como se explicará más adelante, se
usa la suma para determinar la orden de control de potencia
adecuada para enviarla a las radios móviles.
En la materialización recomendada, todas las
radios móviles que están escuchando el mismo canal de paquetes
directo están también recibiendo la misma corriente de bits de
control de potencia. De este modo cada corriente de bits de control
de potencia controla todas las radios móviles que están emitiendo
por cualquiera de los canales de paquetes inversos asociados al
canal de paquetes directo.
La emisora base controla la potencia de
transmisión de la radio móvil usando control de potencia en circuito
cerrado. En otras palabras, si la emisora base determina que la
potencia de transmisión de la señal recibida es demasiado alta, la
emisora base envía una orden a la radio móvil para que reduzca su
potencia de transmisión. Si la potencia de transmisión es demasiado
baja, la emisora base le ordena que la aumente. Esta orden de
control de potencia, en la materialización recomendada, consiste en
dos símbolos de modulación. El formato recomendado de dicha palabra
aparece en la figura 4.
En la materialización recomendada, el bit de
control de potencia de la presente invención lo establece la emisora
base según las siguientes condiciones. El bit de control de
potencia se pone a 1, ordenando a la radio móvil que reduzca su
potencia de salida si se cumple la siguiente condición:
en donde i = radio móvil
i
El bit de control de potencia se pone a 0,
ordenando a la radio móvil que aumente su potencia de salida, si se
cumple la siguiente condición:
en donde i = radio móvil
i
En otras palabras, la primera condición (paso
125) se cumple cuando el total o la suma del ^{Eb}/_{Io} de
todas las radios móviles que comunican con la emisora base es mayor
o igual que el ^{Eb}/_{Io} máximo o si el ^{Eb}/_{Io}
mínimo de cualquiera de las radios móviles es mayor que el
^{Eb}/_{Io} deseado. En este caso, se ha sobrepasado la cantidad
total de ^{Eb}/_{Io} que se ha asignado al canal de paquetes
inverso, como sería el caso si estuvieran emitiendo demasiadas
radios móviles. El ^{Eb}/_{Io} de una radio móvil en
particular podría también ser mayor de lo necesario y la señal
recibida podría perturbar a los restantes usuarios del canal de
paquetes inverso, así que hay que reducir la potencia de salida de
la radio móvil (paso 130).
La segunda condición (paso 135) se cumple cuando
la suma del ^{Eb}/_{Io} de todas las radios móviles que
comunican con la emisora base es menor que el ^{Eb}/_{Io}
máximo, y cuando el ^{Eb}/_{Io} mínimo de cualquiera de las
radios móviles es menor o igual que el ^{Eb}/_{Io} deseado. En
ambos casos, el ^{Eb}/_{Io} de la radio móvil es demasiado
bajo y la señal recibida puede que no se demodule correctamente,
así que hay que aumentar la potencia de salida de la radio móvil
(paso
140).
140).
Las materializaciones alternativas del proceso de
control de potencia de la presente invención usan otras condiciones,
pero los resultados que se obtienen son parecidos. Así mismo, los
otros umbrales de comparación mencionados más arriba pueden
sustituirse en las anteriores condiciones con resultados
similares.
En una materialización alternativa del proceso de
control de potencia de la presente invención, la emisora base
determina si la orden de aumentar la potencia hace que la potencia
de salida de la radio móvil sobrepase el ^{Eb}/_{Io} asignado.
Si ocurre así, la emisora base ordena a la radio móvil que reduzca
su potencia de transmisión en lugar de aumentarlo.
Si hay una única emisión por el canal de paquetes
inverso de la presente invención, el control de potencia se lleva a
cabo por el canal de tráfico, como se explica en la patente de
E.E.U.U. nº 5.056.109 a Gilhousen y otros y adjudicada a Qualcomm,
Inc. Cuando hay transmisiones múltiples, la emisora base intenta
mantener la radio móvil con el ^{Eb}/_{Io} más bajo en el
^{Eb}/_{Io} asignado, con la condición de que el
^{Eb}/_{Io} recibido no sea demasiado grande.
En la figura 9 aparece representado un ejemplo
del proceso de control de potencia explicado anteriormente. La
figura 9 muestra un gráfico de la potencia de transmisión de dos
usuarios, A y B. El ^{Eb}/_{Io} deseado es el umbral inferior,
mientras que el umbral superior es el ^{Eb}/_{Io} asignado. La
curva superior muestra el \Sigma(^{Eb}/_{Io}) que, en
este caso, es A + B. Las órdenes de control de potencia emitidas
por la emisora base aparecen en la base del gráfico.
Las porciones iniciales de las formas de onda de
los usuarios A y B están ambas por encima del ^{Eb}/_{Io}
deseado y el \Sigma^{Eb}/_{Io} está por encima del
^{Eb}/_{Io} asignado. Usando el proceso de la presente
invención, la emisora base envía órdenes de control de potencia para
que las radios móviles bajen su potencia de transmisión. Como se
especifica en IS-95 7.1.3.1.7, se aplica un retardo
de grupo de control de dos potencias emitido antes de una orden de
control de potencia. Por consiguiente, el gráfico muestra que la
potencia no disminuye hasta la ranura i+2. Esto aparece
representado en la figura 4.
Tras cuatro órdenes de control para reducir la
potencia, la potencia de transmisión del usuario B está por debajo
del ^{Eb}/_{Io} deseado. Entonces la emisora base envía tres
órdenes de subir. Tras el retardo de grupo de control de dos
potencias, la potencia de salida del usuario B está por encima del
^{Eb}/_{Io} deseado y el \Sigma^{Eb}/_{Io} está por encima
del ^{Eb}/_{Io} asignado. Este proceso continúa de manera
similar.
Si se recibe un gran número de transmisiones en
un canal ocupado, el proceso de control de potencia limita la
potencia de salida del ^{Eb}/_{Io} asignado. Probablemente esto
provocará una tasa de error más alta en algunas transmisiones de
paquetes. En este caso, la emisora base puede tomar la decisión de
controlar la potencia de sólo algunas corrientes haciendo el
^{Eb}/_{Io} mínimo en las condiciones de más arriba sobre un
subconjunto de las transmisiones recibidas. Muy probablemente esto
limitará el impacto de otras radios móviles.
En la materialización recomendada, el
^{Eb}/_{Io} deseado puede ajustarse a diferentes condiciones de
canal para mantener la tasa de error de paquete que se desee. Si la
tasa de error de paquete es demasiado alta para el ^{ Eb}/_{Io}
deseado, la emisora base puede aumentar el ^{Eb}/_{Io} deseado
y reducir de este modo la tasa de error de paquete. Como
alternativa, si la tasa de error de paquete es menor de lo
necesario, la emisora base puede reducir el ^{Eb}/_{Io} deseado
y aumentar de este modo la tasa de error de paquete.
Este último ajuste sirve para aumentar la
capacidad total del sistema. Puede que haya que hacer los ajustes
mencionados más arriba para diferentes condiciones de canal. Por
ejemplo, si hay muchos componentes de multitrayecto, puede que la
emisora base no sea capaz de combinar la energía de forma muy
efectiva. En esta técnica se le llama a esto pérdida de combinación.
En el otro extremo, el desvanecimiento puede provocar una tasa de
error de paquete más alta si sólo hay un componente de
multitrayecto. Para mantener una tasa de error de paquete baja en
estos dos casos, la emisora base puede aumentar el ^{Eb}/_{Io}
deseado.
En la materialización recomendada, el
^{Eb}/_{Io} deseado es el mismo para todas las radios móviles.
Como alternativa, el ^{Eb}/_{Io} deseado podría ser diferente
para cada radio móvil. Las ecuaciones anteriores pueden formularse
entonces de esta manera:
[\sum\limits_{i}(^{Eb}/_{Io})_{i}
\geq \ ^{Eb}/_{Io} \ asignado] \ Ó \ [\forall i|((
^{Eb}/_{Io})_{i} > (^{Eb}/_{Io} \ deseado))
_{i}]
en donde i = radio móvil i, y
\foralli| significa que para todas las ies, si se
cumple lo anterior, se le ordena a la radio móvil que reduzca su
potencia;
y
[\sum\limits_{i}(^{Eb}/_{Io})_{i}
< \ ^{Eb}/_{Io} \ asignado] \ Y[\exists i|( ^{Eb}/_{Io})_{i} \leq
(^{Eb}/_{Io} \
deseado)_{i}]
en donde i = radio móvil i, y
\existsi| significa que existe una i tal que, si se cumple
lo anterior, se le ordena a la radio móvil que aumente su
potencia.
Después de transmitir la primera sonda de acceso
a un nivel de potencia mínimo, la radio móvil aumenta la potencia de
las sondas sucesivas en cada secuencia de sondas de acceso mediante
una serie de pasos predeterminada. Dicha serie de pasos es diferente
para cada materialización y se establece para optimizar el
rendimiento del sistema.
En la figura 5 aparece el diagrama de bloques
simplificado de una radio móvil típica. Las señales procedentes de
la emisora base se reciben con la antena (501). El duplexor (502)
divide la señal al amplificador de bajo nivel de ruido (503) que
amplifica dicha señal. Esta señal amplificada se introduce entonces
en un amplificador de ganancia variable (504) cuya ganancia es
controlada por un circuito de control de recepción de ganancia
automática (505). La salida del amplificador de ganancia variable
(504) se introduce en un demodulador y decodificador (506). La
porción de demodulador suprime la modulación de señal para que los
paquetes de información los pueda descomponer el receptor de
paquetes (507) en forma digital utilizable para ordenadores u otros
aparatos electrónicos.
En primer lugar, la señal digital que ha de
emitirse desde un ordenador u otro aparato electrónico se hace
paquetes (520). A continuación los paquetes de datos son modulados
por el codificador y el modulador (525). La señal modulada se
introduce en un amplificador de ganancia variable (530) que
amplifica la señal antes que el amplificador de potencia de ganancia
fijado (535). La salida del amplificador de potencia (535) se
introduce en el duplexor (502) que acopla la señal a la antena (501)
que va a radiar.
La ganancia del amplificador de ganancia variable
es controlada por el bit de control de potencia de la presente
invención que es emitido por la emisora base. Cuando la radio móvil
recibe el bit de control de potencia, se introduce éste en el
circuito de control de potencia en circuito cerrado (540). Este
circuito (540) no hace más que determinar si el bit de control de
potencia es un lógico 1 o un lógico 0 y genera el voltaje de
control adecuado para aumentar o reducir la ganancia del
amplificador de potencia de ganancia variable (530).
En la materialización recomendada, la ganancia
aumenta o disminuye por incrementos de 1dB. El circuito de control
de potencia (540) imprime un indicador de valor digital para cada
aumento o disminución de 1dB. Este valor digital se introduce en un
convertidor digital/analógico (DAC) (545). El DAC convierte el
valor digital en una señal analógica que controla la ganancia del
amplificador de potencia de ganancia variable. De esta forma, el
proceso de la presente invención hace posible que la emisora base
ajuste dinámicamente la potencia de transmisión de la radio móvil a
medida que cambian las condiciones.
Como alternativa, el aumento y disminución de
ganancia no tiene por qué ser en la misma cantidad. Además, el
aumento y disminución de ganancia en control de potencia puede
adaptarse según la secuencia de órdenes de subir o bajar que reciba
la radio móvil.
La figura 6 muestra el diagrama de bloque de un
sistema típico de emisora base AMDC al que se ha incorporado el
proceso de control de potencia de la presente invención. El diagrama
muestra las antenas de una emisora base (601 y 602) que reciben las
señales de emitidas desde la emisora base. Las señales recibidas se
distribuyen a diversos receptores (605-620),
dependiendo de cuál se está usando. Los receptores
(605-620) generan los bits demodulados para que los
usen otros aparatos como ordenadores externos.
Los receptores (605-620) también
generan la señal para las proporciones de interferencia,
^{Eb}/_{Io}, que son usadas por el proceso de control de
potencia de la presente invención (625) para generar los bits de
control de potencia. Estos bits se insertan en la corriente de
control de potencia pinchando (630) la señal de canal directo que
ha sido generada por el modulador (635). A continuación esta señal
es transmitida eventualmente por la antena (603) a la radio
móvil.
En la materialización recomendada, el control de
potencia lo ejecuta un único bit. No obstante, en materializaciones
alternativas se usan múltiples bits para formar una palabra de
orden de control de potencia. Dicha palabra no sólo puede controlar
la dirección de la potencia de transmisión, sino también la tasa de
cambio de potencia. Por ejemplo, un bit de la orden manda a la radio
que aumente la potencia, mientras que otro bit de la orden manda que
el aumento sea de 2 incrementos de dB en lugar de 1 dB.
En resumen, el proceso de control de potencia de
la presente invención usa una única corriente de bits de control de
potencia desde la emisora base para controlar la potencia de
transmisión de múltiples radios. La métrica de calidad de señal,
^{Eb}/_{Io}, se usa para determinar si hay que aumentar o
disminuir la potencia y qué cantidad de cambio de potencia se
necesita.
Claims (5)
1. Método para controlar la potencia de
transmisión de un conjunto de radios que comunican con una emisora
base; dicho método consta de:
- la emisora base que determina la potencia de transmisión requerida de cada radio del conjunto de radios, y caracterizado por:
- determinar una única corriente de bits de control de potencia basada en dicha determinación de la potencia de transmisión requerida para cada radio del conjunto de radios;
- transmitir la emisora base la misma corriente de bits de control de potencia a cada una de las radios del conjunto para ordenar a cada radio que altere su potencia de transmisión en respuesta a la potencia de transmisión requerida.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el
paso de determinar la potencia de transmisión consta de los
siguientes pasos:
- determinar el umbral de calidad de la primera señal (100);
- determinar el umbral de calidad de una segunda señal:
- determinar la métrica de calidad de señal para cada radio del conjunto de radios (120), y
- comparar la métrica de calidad de señal para el conjunto de radios con los umbrales de calidad de la primera y segunda señales (125, 135).
3. El método de la reivindicación, 2 en el que la
métrica de calidad de señal es una energía por bit a la proporción
de densidad espectral de la interferencia total.
4. El método de la reivindicación 2 más los
siguientes pasos adicionales:
- aumentar la potencia de transmisión cuando una de las radios tenga una métrica de calidad de señal menor que el umbral de calidad de la primera señal (140), y
- disminuir la potencia de transmisión cuando la métrica total de calidad de señal sea mayor que el umbral de calidad de la segunda señal (130).
5. El método de la reivindicación 2 en el que el
umbral de calidad de la primera señal es un umbral mínimo de
calidad de señal y el umbral de calidad de la segunda señal es un
umbral máximo de calidad de señal.
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- 1998-12-16 HK HK98113756A patent/HK1012797A1/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-12-16 HK HK02102416.0A patent/HK1042994B/zh not_active IP Right Cessation
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2002
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