ES2224163T3 - Procedimiento y aparato para efectuar el control de potencia en un sistema de comunicacion movil. - Google Patents
Procedimiento y aparato para efectuar el control de potencia en un sistema de comunicacion movil.Info
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Abstract
SE REVELA UN METODO Y UN APARATO PARA CONTROLAR LA TRANSMISION DE ENERGIA EN UN SISTEMA DE COMUNICACIONES MOVILES. EL METODO REVELADO PROPORCIONA UN METODO DE CONTROL DE LA ENERGIA EN BUCLE CERRADO. UNA ESTACION MOVIL (30) PROPORCIONA LA INFORMACION SOBRE LA CALIDAD DE LA SEÑAL RECIBIDA DESDE LA ESTACION BASE (50), Y LA ESTACION BASE (50) RESPONDE AJUSTANDO LA ENERGIA ASIGNADA A ESE USUARIO EN UNA SEÑAL DE ESTACION BASE COMPARTIDA. LA TRANSMISION DE ENERGIA SE AJUSTA INICIALMENTE MEDIANTE UN INCREMENTO GRANDE Y A CONTINUACION SE REDUCE PROGRESIVAMENTE. LA ESTACION MOVIL (30) TAMBIEN PROPORCIONA INFORMACION A LA ESTACION BASE (50) TAL COMO SU VELOCIDAD RELATIVA, Y LA ESTACION BASE (50) AJUSTA SU ENERGIA DE TRANSMISION DE ACUERDO CON ESTA INFORMACION DE LA VELOCIDAD.
Description
Procedimiento y aparato para efectuar el control
de potencia en un sistema de comunicación móvil.
La presente invención se refiere a los sistemas
de comunicaciones. Más particularmente, la presente invención se
refiere a un procedimiento y a un aparato nuevos y mejorados para
controlar la potencia de transmisión en un sistema de comunicación
móvil.
La utilización de técnicas de modulación de
acceso múltiple por división del código (CDMA) es una de las
diversas técnicas para facilitar las comunicaciones en presencia de
un gran número de usuarios del sistema. Dentro del ámbito de la
técnica, se conocen otras técnicas de sistemas de comunicación de
acceso múltiple, tales como el acceso múltiple por división del
tiempo (TDMA) y el acceso múltiple por división de la frecuencia
(FDMA). Sin embargo, la técnica de modulación de espectro ensanchado
CDMA presenta ventajas significativas respecto de estas técnicas de
modulación para sistemas de comunicación de acceso múltiple. La
utilización de técnicas CDMA en un sistema de comunicación de
acceso múltiple se da a conocer en la patente U.S. n.º 4.901.307,
titulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM
USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", cedida al cesionario
de la presente invención. La utilización de técnicas CDMA en un
sistema de comunicación de acceso múltiple se da a conocer además
en la patente U.S. n.º 5.103.459, titulada "SYSTEM AND METHOD FOR
GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM",
cedida al cesionario de la presente invención.
La señal CDMA, por su carácter inherente señal de
banda ancha, ofrece una forma de diversidad de frecuencia
dispersando su energía a través de un gran ancho de banda. Por
consiguiente, el desvanecimiento selectivo de frecuencia sólo afecta
a una pequeña parte del ancho de banda de la señal CDMA. La
diversidad de espacio y de trayectoria se obtiene proporcionando
múltiples trayectorias de señal a través de enlaces simultáneos
entre un usuario móvil y dos o más sitios celulares. También puede
obtenerse diversidad de trayectoria explotando el entorno de
trayectorias múltiples mediante procesamiento de espectro
ensanchado y permitiendo que las señales que llegan con diferentes
retardos de propagación se reciban y procesen por separado. Se
proporcionan ejemplos de diversidad de trayectoria en la patente
U.S. n.º 5.101.501, titulada "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A
SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE
SYSTEM", y en la patente U.S. n.º 5.109.390, titulada
"DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM",
cedidas ambas al cesionario de la presente invención.
La utilización de codificación de voz de
velocidad variable constituye un procedimiento para la transmisión
de voz en sistemas de comunicación digitales, que ofrece como
ventaja particular el aumento de la capacidad mientras la calidad de
la voz percibida se mantiene alta. El procedimiento y el aparato de
un codificador de voz de velocidad variable particularmente útil
se describe en detalle en la solicitud de patente U.S. en trámite,
nº de serie 08/004.484, que es una continuación de la solicitud de
patente U.S. nº de serie 07/713.661, presentada el 11 de junio de
1991, titulada "VARIABLE RATE VOCODER" y cedida al cesionario
de la presente invención.
La utilización de un codificador de voz de
velocidad variable proporciona tramas de datos de capacidad máxima
de datos de voz cuando dicha codificación de voz proporciona datos
de voz a una velocidad máxima. Cuando un codificador de voz de
velocidad variable proporciona datos de voz a una velocidad
inferior a la máxima, existe un sobrante de capacidad en las tramas
de transmisión. Se describe en detalle un procedimiento para
transmitir datos adicionales en tramas de transmisión de un tamaño
fijo predeterminado, en el que la fuente de datos para las tramas
de datos proporciona los datos a una velocidad variable, en la
solicitud de patente U.S. en trámite, n.º de serie 08/171.146, que
es una continuación de la solicitud de patente U.S. n.º 07/822.164,
presentada el 16 de enero de 1992, titulada "METHOD AND APPARATUS
FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", cedida al
cesionario de la presente invención. En la solicitud de patente
mencionada anteriormente, se da a conocer un procedimiento y un
aparato para combinar datos de tipos diferentes procedentes de
fuentes diferentes en una trama de datos para la transmisión.
En las tramas que contienen una cantidad de datos
inferior a la de una capacidad predeterminada, el consumo de
potencia puede reducirse llevando a cabo el control dinámico de la
transmisión del amplificador de transmisión, de tal forma que sólo
se transmitan las partes de la trama que contiene datos. Además,
las colisiones de mensajes de un sistema de comunicación pueden
reducirse si los datos se colocan en tramas según un procedimiento
pseudoaleatorio predeterminado. Se da a conocer un procedimiento y
un aparato para el control dinámico de la transmisión y la
colocación de los datos en las tramas, en la solicitud de patente
U.S. n.º de serie 08/194.823, que es una continuación de la
solicitud de patente U.S. n.º de serie 07/846,312, presentada el 5
de marzo de 1992, titulada "DATA BURST RANDOMIZER", cedida al
cesionario de la presente invención.
Un procedimiento útil para controlar la potencia
de una estación móvil en un sistema de comunicación consiste en
supervisar la potencia de la señal recibida desde la estación móvil
en una estación base. En respuesta al nivel de potencia supervisado,
la estación base transmite bits de control de potencia a la
estación móvil a intervalos regulares. Se da a conocer un
procedimiento y un aparato para controlar la potencia de transmisión
de la forma indicada en la patente U.S. n.º 5.056.109, titulada
"METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA
CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", cedida al cesionario de la presente
invención.
En un sistema de comunicación que proporciona
datos mediante un formato de modulación QPSK, puede obtenerse
información muy útil calculando el producto vectorial de los
componentes I y Q de la señal QPSK. Si se conocen las fases
relativas de los dos componentes, es posible determinar de forma
aproximada la velocidad de la estación móvil en relación con la
estación base. Se describe un circuito para determinar el producto
vectorial de los componentes I y Q en un sistema de comunicación de
modulación QPSK en la solicitud de patente U.S. n.º de serie
07/981.034, presentada el 24 de noviembre de 1992, titulada
"PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIRCUIT", cedida al cesionario de
la presente invención.
En un procedimiento de transmisión continua
alternativo, si la velocidad de transmisión de datos es inferior a
la velocidad máxima predeterminada, los datos se repiten dentro de
la trama y, de ese modo, los datos ocupan toda la capacidad de la
trama de datos. Si se emplea dicho procedimiento, el consumo de
potencia y las interferencias con otros usuarios pueden reducirse
durante los períodos de transmisión de datos a una velocidad
inferior a la máxima predeterminada, reduciendo la potencia con la
que se transmite la trama. Esta reducción de la potencia de
transmisión es compensada por la redundancia del tren de datos y
puede aportar beneficios de rango para una potencia de transmisión
máxima.
Uno de los problemas planteados en el control de
la potencia de transmisión mediante el procedimiento de transmisión
continua es que el receptor no conoce a priori la velocidad
de transmisión y, en consecuencia, no conoce el nivel de potencia
que debería recibir. La presente invención proporciona un
procedimiento y un aparato para controlar la potencia de transmisión
en un sistema de comunicación de transmisión continua.
Además, debe destacarse el documento
WO-A-94 06218 que da a conocer un
procedimiento y un sistema para regular la potencia en un sistema de
telecomunicación, en los que la potencia recibida se compara con un
valor asignado en una estación de recepción, para ajustar la
potencia de la estación de transmisión de forma periódica o no
periódica. Puede calcularse la intensidad de señal requerida en la
estación de transmisión, ya sea en la estación de transmisión o
bien en la estación de recepción, utilizando la pérdida de
trayectoria entre las respectivas estaciones. El valor asignado
puede ser constante o una función de la pérdida de trayectoria
entre la estación de transmisión y la de recepción.
También cabe destacar el documento U.S. nº
5.128.965 que da a conocer un sistema de enlace de radio digital y
un procedimiento para ajustar la potencia de transmisión en un
sistema de enlace de radio digital. En el extremo receptor, el
sistema comprende primeros medios para supervisar la estimación de
la tasa de errores y generar una primera señal de control si la
estimación de la tasa de errores sobrepasa un valor umbral
predeterminado. En el extremo transmisor, el sistema comprende
medios para ajustar la potencia de transmisión, respondiendo dichos
medios a la presencia de la primera señal de control incrementando
la potencia de transmisión. En el sistema de la presente invención
se proporcionan además, en el extremo receptor, segundos medios para
supervisar la velocidad de cambio del nivel de la señal recibida y
generar una segunda señal de control si la velocidad de cambio
sobrepasa un valor umbral predeterminado. Los medios para ajustar la
potencia de transmisión responden a la presencia de la primera o la
segunda señal de control, incrementando la potencia de transmisión
de forma temporal para aproximarla a la potencia de transmisión
máxima.
Según la presente invención, se proporciona un
aparato para controlar la potencia de transmisión desde una
estación central de comunicaciones, como el expuesto en la
reivindicación 1. Los ejemplos de realización preferidos de la
presente invención se dan a conocer en las reivindicaciones
subordinadas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y un aparato nuevos y mejorados para controlar la
potencia de transmisión en bucle cerrado de un sistema de
comunicación. Uno de los objetivos de la presente invención es
proporcionar un control de potencia puntual, necesario para
proporcionar un enlace de comunicación sólido y de calidad en
condiciones de desvanecimiento.
Además, debe observarse que, aunque en el ejemplo
de realización las técnicas de control de potencia se presentan en
un sistema de comunicación de espectro ensanchado, los
procedimientos presentados son igualmente aplicables a otros
sistemas de comunicación. Asimismo, el ejemplo de realización
utilizado para el control de la potencia de transmisión en las
transmisiones desde una estación base hasta una estación móvil o
remota puede aplicarse al control de la potencia de transmisión en
las transmisiones desde una estación móvil o remota hasta una
estación base.
En el ejemplo de realización, una estación base
transmite paquetes de datos a una estación móvil. La estación móvil
recibe, demodula y decodifica el paquete recibido. Si la estación
móvil determina que el paquete recibido no puede ser decodificado de
forma fiable, establece el bit de control de potencia de respuesta
de calidad normalmente en "0" a "1", lo que indica dicha
circunstancia a la estación base. En respuesta, la estación base
incrementa la potencia de transmisión de la señal a la estación
móvil.
En el ejemplo de realización de la presente
invención, cuando la estación base incrementa su potencia de
transmisión, aplica a la potencia de transmisión un aumento
relativamente grande que se considera superior al adecuado en la
mayoría de condiciones de desvanecimiento. La estación base reduce
entonces el nivel de potencia de transmisión a una velocidad de
decrecimiento exponencial, siempre que los bits de control de
potencia de respuesta de calidad permanezcan en "0". En un
ejemplo de realización alternativo, la estación base responde a una
petición de potencia de señal adicional formulada por la estación
móvil, aumentando la potencia de señal mediante incrementos
graduales.
En un ejemplo de realización mejorado de este
sistema de control de potencia, la estación base determina si el
error comunicado por la estación móvil es de carácter aleatorio, en
cuyo caso empieza de inmediato a bajar progresivamente la potencia
de transmisión, o si el error deriva de una condición de
desvanecimiento genuina. La estación base puede distinguir entre
errores de carácter aleatorio y errores de carácter prolongado,
examinando las configuraciones binarias de control de potencia
enviadas por la estación móvil. Si la configuración de petición de
control de potencia indica y envía una respuesta de control de
potencia de calidad de 1 bit en los paquetes que vuelve a transmitir
a la estación base, e indica que existe una nueva condición de
desvanecimiento en la trayectoria de propagación, entonces la
estación base se abstiene de reducir la potencia de
transmisión.
Una de las fuentes identificadas de cambios
repentinos en la trayectoria de propagación de una estación móvil es
un cambio de velocidad en relación con la posición de la estación
base, es decir, un cambio en la velocidad de acercamiento a la
estación móvil o de alejamiento de la estación móvil. En la presente
invención, la estación móvil determina que su velocidad en relación
con la estación base está cambiando y, si es necesario, determina
que los bits de control de potencia soliciten más potencia a la
estación base para adaptarse al cambio de velocidad.
En un primer ejemplo de realización, la estación
móvil está provista de un detector de movimiento que puede utilizar
información del cuentakilómetros o del tacómetro en el caso de una
estación móvil instalada en un automóvil. A continuación, la
estación móvil genera la señal de control de potencia según la
señal del detector de movimiento.
En el segundo ejemplo de realización, la estación
móvil puede detectar una variación en la señal recibida desde la
estación base para detectar el movimiento. En el ejemplo de
realización, la estación móvil determina los cambios de la velocidad
relativa midiendo el efecto Doppler en la señal piloto
recibida.
En un tercer ejemplo de realización, la estación
base determina la presencia de movimiento detectando los cambios de
la señal de entrada y ajustando la potencia de transmisión según
estos cambios.
Las características, objetivos y ventajas de la
presente invención resultarán más evidentes a partir de la
siguiente descripción detallada, ilustrada mediante los dibujos, en
los que se utilizan caracteres de referencia equivalentes para
realizar identificaciones equivalentes, y en los que:
la Figura 1 es una ilustración de un sistema
telefónico móvil ejemplificativo,
las Figuras 2A a 2B son ilustraciones del aparato
de la presente invención, y
la Figura 3 es una ilustración de una curva que
muestra el retardo temporal que conlleva un sistema de control de
potencia en bucle cerrado.
En relación con la Figura 1, la presente
invención se ilustra en una implementación ejemplificativa de un
sistema de comunicación móvil para controlar la potencia de
transmisión entre la estación base 4 y la estación móvil 6. Puede
proporcionarse información entre una red telefónica pública
conmutada (PSTN) y un controlador y conmutador del sistema 2, o
entre el controlador y conmutador 2 y otra estación base si la
llamada es una comunicación de una estación móvil a otra. El
controlador y conmutador del sistema 2, a su vez, proporciona datos
a la estación base 4 y recibe datos desde ésta. La estación base 4
transmite datos a la estación móvil 6 y recibe datos de ésta.
En el ejemplo de realización, las señales
transmitidas entre la estación base 4 y la estación móvil 6 son
señales de comunicación de espectro ensanchado, las formas de onda
de las cuales se generan como se describe en detalle en la patente
U.S. nº 4.901.307 y la patente U.S. n.º 5.103.459 mencionadas
anteriormente. El enlace de transmisión para la transmisión de
mensajes entre la estación móvil 6 y la estación base 4 se denomina
"enlace inverso" y el enlace de transmisión para la transmisión
de mensajes entre la estación base 4 y la estación móvil 6 se
denomina "enlace directo". En el ejemplo de realización, la
presente invención se utiliza para controlar la potencia de
transmisión de la estación base 4. No obstante, los procedimientos
de control de potencia de la presente invención son igualmente
aplicables al control de la potencia de transmisión de la estación
móvil 6.
En relación con las Figuras 2A a 2B, la estación
base 50 y la estación móvil 30 se ilustran en forma de diagrama de
bloques para mostrar el aparato que permite controlar la potencia
de transmisión de la estación base 50 de la presente invención. Si
el enlace de comunicación se degrada, la calidad del enlace puede
mejorarse incrementando la potencia de transmisión del dispositivo
transmisor. En el ejemplo de realización de control de la potencia
de transmisión de la estación base 50, se determina que la potencia
de transmisión de la estación base 50 debe incrementarse, por
ejemplo, cuando:
(a) la estación móvil detecta errores de trama en
el enlace directo;
(b) la estación móvil detecta que la potencia
recibida es baja en el enlace directo;
(c) la distancia entre estación móvil y estación
base es grande;
(d) la localización de la estación móvil es
deficiente;
(e) la estación móvil cambia de velocidad y
(f) la estación móvil detecta que la potencia
recibida en el canal piloto del enlace directo es baja.
Recíprocamente, se determina que la potencia de
transmisión de la estación base 50 debe reducirse, por ejemplo,
cuando:
(a) las respuestas de calidad de la estación
móvil a la estación base indican una baja tasa de errores de trama
para el enlace directo;
(b) la estación móvil detecta que la potencia
recibida es alta en el enlace directo;
(c) la distancia de la estación base a la
estación móvil es pequeña;
(d) la localización de la estación móvil es buena
y
(e) la estación móvil detecta que la potencia
recibida en el canal piloto del enlace directo es alta.
Cuando la estación base 50 detecta que es
necesario modificar la potencia de transmisión del enlace directo,
el procesador de control 58 envía una señal que indica la potencia
de transmisión modificada al transmisor (TMTR) 64. La señal de
potencia modificada puede indicar simplemente que es necesario
aumentar o disminuir la potencia de transmisión o puede indicar la
cantidad de cambio que debe aplicarse a la potencia de la señal o
puede ser un nivel de potencia de señal absoluto. En respuesta a la
señal de nivel de potencia modificada, el transmisor 64 efectúa
todas las transmisiones al nivel de potencia de transmisión
modificado.
Debe observarse que la fuente de datos 60 puede
ser una fuente de datos de módem, de facsímil o de voz. La fuente
de datos 60 puede ser una fuente de velocidad variable que varía su
velocidad de transmisión de trama en trama durante toda la
transmisión, o que puede variar las velocidades sólo cuando se le
ordena. En el ejemplo de realización, la fuente de datos 60 es un
vocodificador de velocidad variable. El diseño y la implementación
de un vocodificador de voz de velocidad variable se describe en
detalle en la solicitud de nº de serie 08/004.484, mencionada
anteriormente. La salida de la fuente de datos 60 es codificada por
el codificador 62 e introducida en el modulador de tráfico 63 para
su modulación e introducción en el transmisor 64. También se
introduce en el transmisor 64 una señal piloto sincrónica para la
transmisión.
La necesidad de modificación de la potencia de
transmisión puede venir indicada por cualquiera de las condiciones
enumeradas anteriormente o por cualquier combinación de éstas. Si
el procedimiento de control de potencia se basa en un efecto
relacionado con la posición, tal como la distancia o la localización
de la estación móvil, entonces se proporciona al procesador 58 de
la estación base 50 una señal externa (LOCALIZACIÓN) que indica la
condición de localización. La condición de distancia puede ser
detectada por la estación base 50. En un ejemplo de realización
alternativo, la condición de distancia puede ser detectada por la
estación móvil 30 y transmitida a la estación base 50. En respuesta
a la condición de distancia detectada, el procesador de control 58
de la estación base 50 genera una señal de control para modificar
la potencia de transmisión del transmisor 64.
En una implementación de control de potencia en
bucle cerrado, se proporcionan señales de control de potencia desde
la estación móvil 30 hasta la estación base 50. La estación móvil
30 puede determinar la señal de control de potencia según la
potencia recibida o según la detección de errores de trama. La
presente invención es igualmente aplicable a cualquier factor de
calidad del enlace.
Si el factor de calidad del enlace utilizado es
la potencia recibida, entonces la señal de la estación base 50 es
recibida en la estación móvil 30 por la antena 38 y proporcionada
al receptor (RCVR) 42 que indica la potencia recibida al procesador
de control 46. Si el factor de calidad del enlace utilizado es la
detección de errores de trama, entonces el receptor 42 reduce la
frecuencia de la señal, amplifica la señal y la proporciona al
demodulador de tráfico 43. Si la señal de tráfico viene con una
señal piloto para permitir una demodulación coherente, la señal
recibida también se proporciona al demodulador piloto 45 que
demodula la señal según un formato de demodulación piloto y
proporciona una señal de temporización al demodulador de tráfico
43. El demodulador de tráfico 43 demodula la señal recibida según
un formato de demodulación de tráfico. En el ejemplo de realización,
el demodulador de tráfico 43 y el demodulador piloto 45 son
demoduladores de espectro ensanchado CDMA, cuyo diseño se describe
en las patentes U.S. nº 4.901.307 y nº 5.103.459, mencionadas
anteriormente. El demodulador de tráfico 43 proporciona la señal
demodulada al decodificador 44. En un primer ejemplo de realización,
el decodificador 44 lleva a cabo la decodificación con detección de
errores para determinar si se han producido errores. Los
decodificadores de detección y corrección de errores, tales como los
decodificadores convolucionales de Viterbi, son muy conocidos en el
ámbito de la técnica. En un ejemplo de realización alternativo, el
decodificador 44 decodifica la señal demodulada y luego vuelve a
codificar la señal decodificada. A continuación, el decodificador
44 compara la señal codificada de nuevo con la señal demodulada
para obtener una estimación de la tasa de errores en símbolos de
canal. El decodificador 44 proporciona una señal que indica una tasa
de errores en símbolos de canal estimada al procesador de control
46.
El procesador de control 46 compara la potencia
recibida o la tasa estimada de errores en símbolos de canal que,
por lo general, se expresa como el factor de calidad del enlace en
relación con un umbral o un grupo de umbrales que pueden ser
estáticos o variables. El procesador de control 46 proporciona a
continuación la información de control de potencia al codificador
34 o al codificador de control de potencia (CODIFICADOR DE C.P.) 47.
Si la información de control de potencia debe codificarse en la
trama de datos, los datos de control de potencia se proporcionan al
codificador 34. En este procedimiento, es necesario procesar una
trama de datos completa antes de transmitir los datos de control de
potencia. A continuación, los datos de tráfico codificados que
contienen datos de control de potencia se proporcionan al
transmisor (TMTR) 36, a través del modulador 35. En un ejemplo de
realización alternativo, los datos de control de potencia pueden
simplemente sobrescribir partes de la trama de datos o pueden
colocarse en posiciones vacantes predeterminadas de la trama de
transmisión. La sobrescritura de datos de tráfico por los datos de
control de potencia puede corregirse mediante técnicas de corrección
anticipada de errores en la estación base 50.
En implementaciones que procesan una trama de
datos completa antes de proporcionar los datos de control de
potencia, el retardo que supone esperar a que se procese una trama
completa no es deseable en condiciones de desvanecimiento rápido.
La alternativa es proporcionar los datos de control de potencia
directamente al modulador 35, donde pueden descomponerse en un tren
de datos de salida. Si los datos de control de potencia se
transmiten sin codificación con corrección de errores, el procesador
de control 46 proporciona los datos de control de potencia
directamente al modulador 35. Si se desea efectuar la codificación
con corrección de errores de los datos de control de potencia, el
procesador de control 46 proporciona los datos de control de
potencia al codificador de control de potencia 47 que los codifica
sin tomar en consideración los datos de tráfico de salida. El
codificador de control de potencia 47 proporciona la señal de
control de potencia codificada al modulador 35, que combina la
señal de control de potencia codificada con los datos de tráfico de
salida que la fuente de datos 32 proporciona al modulador 35 a
través del codificador 34. El transmisor 36 aumenta la frecuencia de
la señal, amplifica la señal y la proporciona a la antena 38 para
su transmisión a la estación base 50.
La señal transmitida es recibida en la estación
base 50 por la antena 52 y proporcionada al receptor de datos (RCVR)
54, donde se somete a reducción de frecuencia y amplificación. El
receptor 54 proporciona la señal recibida al demodulador 55 que
demodula la señal recibida. En el ejemplo de realización, el
demoduladdor 55 es un demodulador de espectro ensanchado CDMA,
descrito en detalle en las patentes U.S. nº 4.901.307 y nº
5.103.459, mencionadas anteriormente. Si los datos de control de
potencia se codifican en una trama de datos de tráfico, los datos de
tráfico y de control de potencia se proporcionan al decodificador
56. El decodificador 56 decodifica la señal y separa la señal de
control de potencia de los datos de tráfico.
Si, por otra parte, los datos de control de
potencia no se codifican en una trama de datos completa sino
dividida en el tren de datos de transmisión, el demodulador 55
demodula la señal y extrae los datos de control de potencia del tren
de datos de entrada. Si la señal de control de potencia no se
codifica, el demodulador 55 proporciona los datos de control de
potencia directamente al procesador de control 58. Si la señal de
control de potencia se codifica, el demodulador 55 proporciona los
datos de control de potencia codificados al decodificador de
control de potencia (DECODIFICADOR DE C.P.) 55. El decodificador de
control de potencia 55 decodifica los datos de control de potencia y
proporciona los datos de control de potencia decodificados al
procesador de control 58. La señal de control de potencia se
proporciona al procesador de control 58 que, según la señal de
control de potencia, proporciona una señal de control al transmisor
64 que indica un nivel de potencia de transmisión modificado.
Uno de los problemas inherentes a los sistemas de
control de potencia en bucle cerrado es el tiempo de respuesta
relativamente lento en comparación con el de los sistemas de
control de potencia en bucle abierto. Por ejemplo, en un sistema de
control de potencia en bucle cerrado, cuando la estación base 50
transmite una trama con una energía de transmisión insuficiente a
la estación móvil 30, la estación móvil 30 recibe y decodifica la
trama, determina si existe algún error en la trama, prepara un
mensaje de control de potencia que indica el error de trama y
finalmente transmite el mensaje de control de potencia a la
estación base 50. En la estación base 50, se decodifica la trama, se
extrae el mensaje de control de potencia y se ajusta la potencia de
transmisión del transmisor 64. Esto determina que la estación móvil
30 perciba la corrección con un retardo temporal de cuatro tramas.
Por lo tanto, si la trayectoria de propagación se ha deteriorado, se
transmitirán cuatro tramas consecutivas con la misma energía de
trama insuficiente antes de que se transmita una trama con la
energía de trama ajustada. En este período de retardo, la condición
de desvanecimiento puede haber mejorado o empeorado de manera
sustancial.
A continuación, se indican procedimientos
mediante los cuales se mejora la sensibilidad de un sistema de
control de potencia cerrado. En un primer ejemplo de realización de
la presente invención, la estación base presupone el peor caso, es
decir, cuando la trayectoria de propagación se ha deteriorado
durante el período de retardo de cuatro tramas. En respuesta, la
estación base aumenta la energía de transmisión para ese usuario en
una cantidad relativamente significativa \DeltaE, de tal forma que
el ajuste es superior al adecuado para asegurar que la trama de
potencia ajustada sea recibida correctamente aunque, mientras
tanto, la trayectoria de propagación se haya deteriorado. En el
ejemplo de realización de un sistema de comunicación de espectro
ensanchado, este incremento de la potencia para la estación móvil
30 determina que haya menos potencia disponible para los otros
usuarios que comparten el enlace directo. En consecuencia, el
transmisor de la estación base reduce rápidamente la energía de
transmisión para dicho usuario después del incremento inicial. En el
ejemplo de realización, la estación base incrementa la energía en
una cantidad fija \DeltaE y mantiene este valor durante un período
de retardo para verificar que el incremento de la energía de
transmisión ha sido efectivo y, a continuación, reduce la energía
de transmisión según una función lineal por tramos predeterminada,
como la ilustrada en la Figura 3.
La Figura 3 ilustra un trazado gráfico de la
energía de transmisión (E) en comparación con el tiempo. En el
punto A, la estación base 50 incrementa la energía de transmisión
en respuesta a una petición de ajuste de potencia de la estación
móvil 30. La estación base 50 incrementa la energía de transmisión
en una cantidad \DeltaE hasta el punto B y efectúa la transmisión
a dicha energía de transmisión durante un período de retardo
predeterminado y, a continuación, reduce la energía de transmisión a
una tasa que decrece con rapidez durante un número predeterminado
de tramas hasta el punto C. En el punto C, el mensaje de control de
potencia de la estación móvil 30 todavía indica un exceso de energía
de transmisión y la estación base 50 continúa reduciendo la energía
de transmisión, aunque la tasa de decrecimiento es inferior. Una
vez más, la estación base 50 disminuye esta tasa de decrecimiento
intermedia durante un número de tramas predeterminado hasta el
punto D. En el punto D, la tasa de decrecimiento se reduce de nuevo
hasta una tasa de decrecimiento final, en la que la energía de
transmisión continuará reduciéndose hasta que la estación base 50
alcance cierto valor mínimo o reciba otra petición de ajuste de
potencia de la estación móvil 30, lo que sucede en el punto E. Este
ajuste de potencia se mantiene durante toda la duración del
servicio proporcionado.
Cuando la estación base 50 lleva a cabo el ajuste
de la energía de transmisión sabe que, una vez que se ha
incrementado la energía de transmisión, la información de control
de potencia recibida no reflejará el cambio en la potencia de
transmisión del enlace directo hasta que transcurra un período de
retardo. Si el canal de propagación experimenta un empeoramiento
repentino, la estación base 50 recibirá una serie de peticiones de
control de potencia consecutivas y las peticiones de ajuste de
potencia no serán sensibles al cambio de la energía de transmisión
del enlace directo hasta que transcurra un periodo de retardo.
Durante este período de retardo, la estación base 50 no seguirá
incrementando la energía de transmisión cada vez que reciba una
petición de ajuste de potencia. Es por este motivo que el nivel de
potencia se mantiene constante durante un período de retardo
predeterminado, como se ilustra en el período que sigue al punto B
de la Figura 3.
Asimismo, debe observarse que los errores que se
producen en un sistema de comunicación móvil son de dos tipos: los
que son aleatorios y los que resultan de un cambio en la
trayectoria de propagación. En el ejemplo de realización, cuando la
estación base 50 recibe una petición de ajuste de potencia, aplica
un incremento \DeltaE a la potencia de transmisión de la forma
descrita anteriormente. A continuación, ignora las peticiones de
ajuste de potencia y retiene el mismo nivel de potencia incrementado
durante el período de retardo. En un ejemplo de realización
alternativo, la estación base 50 ajusta la potencia según cada
mensaje de control de potencia. No obstante, habitualmente se
utilizan cambios más pequeños, reduciéndose de ese modo el impacto
de los errores aleatorios.
Una de las influencias principales que causa
cambios en las características de la trayectoria de propagación
entre la estación móvil 30 y la estación base 50 es el movimiento
de acercamiento a la estación base 50 o de alejamiento de ésta
efectuado por la estación móvil 30. La estación móvil 30 puede
proporcionar a la estación base 50 información que indica que la
velocidad de la estación móvil está cambiando, o puede proporcionar
su velocidad en relación con la estación base 50. Si la estación
móvil proporciona simplemente una indicación del cambio de la
velocidad, esta indicación puede adoptar la forma de una señal de
petición de ajuste de potencia, anticipándose a un cambio de la
calidad de la trayectoria de propagación.
En un primer ejemplo de realización, la estación
móvil 30 puede detectar el cambio de velocidad mediante un detector
que es sensible a una señal procedente de un tacómetro
ocuentakilómetros del automóvil (no mostrado). En un ejemplo de
realización alternativo, la estación móvil 30 detecta un cambio en
la velocidad de la estación móvil relativa a la estación base o en
la velocidad absoluta, a través de cambios en la señal recibida
desde la estación base 50. La estación móvil 30 puede detectar un
cambio de la velocidad o medir la velocidad
relativa-absoluta midiendo el efecto Doppler sobre
la señal de entrada procedente de la estación base 50. En un
ejemplo de realización alternativo, la estación base 50 puede
también detectar un cambio en la velocidad de la estación móvil
relativa a la estación base o medir la velocidad
relativa-absoluta midiendo el efecto Doppler sobre
la señal de entrada procedente de la estación móvil 30.
La señal de tráfico proporcionada por la estación
base 50 puede transmitirse junto con una señal piloto para permitir
la demodulación coherente de la señal de tráfico recibida. La
utilización de una señal piloto se describe en las patentes U.S. nº
4.901.307 y nº 5.103.459, y la estación móvil 30 puede detectar de
forma alternativa los cambios de velocidad a través del efecto
Doppler de la señal piloto.
En un ejemplo de realización preferido, cuando la
estación base 50 conoce la velocidad de la estación móvil 30 y debe
variar el valor del incremento de la energía de transmisión
\DeltaE, entonces efectúa la variación de conformidad con esta
velocidad. La determinación del valor de \DeltaE puede efectuarse
mediante algoritmos o mediante una tabla de consulta del procesador
de control 46.
Si la estación base 50 transmite una señal piloto
junto con la señal de tráfico, puede considerarse que la señal
piloto es una señal de tráfico que transporta un tren de bits
predeterminado conocido por la estación móvil 30. La estación móvil
30 demodula el canal piloto en el demodulador piloto 45 para
obtener información de temporización y permitir a la estación móvil
30 llevar a cabo la demodulación coherente del canal de tráfico.
Debido a que el canal piloto y el canal de tráfico se proporcionan a
través de trayectorias de propagación similares, si no idénticas,
existe una estrecha correlación entre la intensidad de la señal
piloto recibida y la intensidad de la señal de tráfico recibida. Si
la generación de la señal de control de potencia se basa en el
canal piloto en lugar del canal de tráfico, el retardo entre la
recepción de la señal transmitida desde la estación base 50 y la
generación de la señal de control de potencia puede reducirse.
En relación con las Figuras 2A a 2B, el modulador
piloto 65 proporciona una señal piloto al transmisor 64, y el
transmisor 64 de la estación base 50 proporciona la señal piloto
junto con la señal de tráfico a la antena 52 para su transmisión a
la estación móvil 30. La señal transmitida es recibida por la
antena 40 y proporcionada al receptor 42. El receptor 42 reduce la
frecuencia de la señal piloto, amplifica la señal piloto y la
proporciona al demodulador piloto 45, genera una estimación de la
calidad de la señal piloto demodulada y la proporciona al
procesador de control 46. El procesador de control 46 genera una
señal de control de potencia según la estimación de calidad de la
señal piloto demodulada y la operación continúa como se ha descrito
anteriormente.
La anterior descripción de los ejemplos de
realización preferidos se proporciona para permitir a cualquier
experto en la materia elaborar o utilizar la presente invención.
Las diversas modificaciones a estos ejemplos de realización
resultarán muy evidentes a los expertos en la materia, pudiéndose
aplicar los principios genéricos definidos aquí a otros ejemplos de
realización sin necesidad de utilizar la actividad inventiva.
Claims (7)
1. Aparato para controlar la potencia de
transmisión desde una estación central de comunicaciones (4), que
comprende:
medios de recepción (54) para recibir señales
desde una estación remota (6); y
medios de transmisión (64) para ajustar el nivel
de potencia de transmisión, en el que el nivel de potencia de
transmisión se ajusta aplicando un incremento de una cantidad
predeterminada tras la recepción de una señal y, a continuación,
aplicando una reducción a unas tasas predeterminadas diferentes
según la configuración de las señales recibidas posteriormente.
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dichos medios de transmisión (64) ajustan dicha potencia de
transmisión aplicando una reducción a una tasa predeterminada
durante un período de tiempo predeterminado, y ajustan dicha
potencia de transmisión aplicando una reducción a una segunda tasa
predeterminada tras dicho período de tiempo predeterminado.
3. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicha señal recibida es un mensaje de control de potencia generado
por la estación remota (6).
4. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicha señal recibida es un mensaje de movimiento generado por la
estación remota (6).
5. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dichos medios de recepción (54) están destinados además a medir el
efecto Doppler en dicha señal recibida, y en el que dichos medios
de transmisión (64) están destinados a ajustar el nivel de potencia
de transmisión según dicho efecto Doppler medido.
6. Aparato según la reivindicación 1 que
comprende además medios de decodificación (56) para decodificar
dicha señal recibida y para generar una estimación de calidad según
dicha señal decodificada, y en el que dichos medios de transmisión
(64) están destinados a ajustar el nivel de potencia de transmisión
según dicha estimación de calidad.
7. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dichos medios de recepción (54) están destinados además a medir la
potencia de la señal recibida, y en el que dichos medios de
transmisión (64) están destinados a ajustar el nivel de potencia de
transmisión según dicha potencia medida de la señal recibida.
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