ES2229240T3 - Metodo de transmision de datos y sistema celular de radiocomunicaciones. - Google Patents
Metodo de transmision de datos y sistema celular de radiocomunicaciones.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO DE TRANSMISION DE DATOS EN UN SISTEMA DE RADIO CELULAR Y A UN SISTEMA DE RADIO CELULAR, QUE COMPRENDE EN CADA CELDA AL MENOS UNA ESTACION DE BASE (200) Y UN NUMERO DE EQUIPOS (202, 206) TERMINALES DEL ABONADO CONECTADOS A UNA O MAS ESTACIONES BASE, COMPRENDIENDO EL TRANSMISOR DE DICHO SISTEMA UN MEDIO (404) PARA MULTIPLICAR LA SEÑAL DE CADA USUARIO POR MAS DE UNA SECUENCIA SEUDO-ALEATORIA. PARA HABILITAR LA EFICACIA DE AMPLIO ESPECTRO Y LA CANCELACION DE INTERFERENCIAS DE FORMA VENTAJOSA, EL TRANSCEPTOR DEL SISTEMA COMPRENDE UN MEDIO (404) PARA MULTIPLICAR LA SEÑAL DEL USUARIO POR MAS DE UNA SECUENCIA SEUDO-ALEATORIA. EL TRANSMISOR COMPRENDE ADEMAS UNOS MEDIOS (404, 410, 402) PARA TRANSMITIR LAS SEÑALES DE DIFERENTES USUARIOS MULTIPLICADAS POR LAS MISMAS SECUENCIAS SEUDO-ALEATORIAS DISTINGUIDAS ENTRE SI POR UN MEDIO DE DIVISION EN EL TIEMPO.
Description
Método de transmisión de datos y sistema celular
de radiocomunicaciones.
La presente invención se refiere a un método de
transmisión de datos en un sistema celular de radiocomunicaciones,
que comprende en cada célula por lo menos una estación base, y una
serie de equipos terminales de abonado conectados a una o más
estaciones base para transmitir una señal que comprende símbolos en
una estructura de tramas, y multiplicándose en dicho sistema la
señal de cada usuario por más de una secuencia seudoaleatoria.
La presente invención es adecuada para ser usada
en particular en sistemas celulares de radiocomunicaciones que
utilizan el acceso múltiple por división de código. El Acceso
Múltiple por División de Código, CDMA, es un método de acceso
múltiple, el cual se basa en la técnica de espectro ensanchado, y el
cual se ha aplicado recientemente en sistemas celulares de
comunicación, además de los métodos anteriores FDMA y TDMA. El CDMA
presenta varias ventajas con respecto a los métodos anteriores,
tales como la eficiencia espectral y la sencillez de la
planificación de las frecuencias.
En el CDMA, la señal de datos de banda estrecha
del usuario se multiplica para obtener una banda relativamente ancha
por medio de un código de ensanchamiento que tiene una banda
considerablemente más amplia que la señal de datos. Los anchos de
banda usados en los sistemas de prueba conocidos son, por ejemplo,
1,25 MHz, 10 MHz y 25 MHz. En relación con la multiplicación, la
señal de datos se ensancha por la totalidad de la banda usada. Todos
los usuarios transmiten simultáneamente usando la misma banda de
frecuencias. Se usa un código de ensanchamiento individual en cada
conexión entre la estación base y la estación móvil, y las señales
de los usuarios se pueden distinguir mutuamente en los receptores
basándose en el código de ensanchamiento de cada usuario. Una
transmisión CDMA según la técnica anterior se ilustra en la Figura
1, en la cual el eje horizontal representa el tiempo y el eje
vertical códigos seudoaleatorios. Se transmiten simultáneamente
transmisiones 100 a 106 de diferentes usuarios sobre la misma
frecuencia diferenciadas con códigos diferentes. Se conoce también
el suministro de más de un código a un usuario, aunque esta opción
se realiza con vistas a aumentar la velocidad de transferencia de
datos. En ese caso un usuario al que se le hayan suministrado dos
códigos de ensanchamiento puede, por ejemplo, multiplicar parte de
sus símbolos para ser transmitidos por un código y parte por otro
código, y de este modo puede conseguir una capacidad de transmisión
doble en comparación con un usuario que transmita con un código.
Unos filtros adaptados en los receptores se
sincronizan con la señal deseada, la cual se identifica basándose en
el código de ensanchamiento. La señal de datos se devuelve en el
receptor a la banda original multiplicándola por el mismo código de
ensanchamiento que en relación con la transmisión. Las señales que
se han multiplicado por algún otro código de ensanchamiento, en un
caso ideal, ni entran en correlación ni son devueltas a la banda
estrecha. De este modo aparecen como ruido desde el punto de vista
de la señal deseada. Se procura seleccionar los códigos de
ensanchamiento del sistema de manera que no estén en correlación
mutua, en otras palabras, que sean ortogonales. En la práctica, los
códigos de ensanchamiento no están en correlación nula, y las
señales de otros usuarios complican la detección de la señal deseada
al distorsionar la señal recibida. A esta interferencia provocada
por los usuarios de forma mutua se le denomina interferencia por
acceso múltiple.
La calidad de la transmisión depende del número
de usuarios, en particular en la dirección de transmisión desde la
estación base al equipo terminal. Cuantos más usuarios haya en el
sistema, mayor será la potencia que debe usar la estación base para
la transmisión. Esto genera interferencias en células vecinas.
La patente US nº 5.442.662 da a conocer un
sistema CDMA en el que se utilizan dos canales de código
paralelos.
La patente US nº 5.373.502 da a conocer un
sistema CDMA en el que se transmite de forma paralela un volumen de
tráfico variable.
Con anterioridad se ha conocido la realización de
una cancelación de interferencias para la señal recibida, pudiéndose
mejorar, por ejemplo, la calidad de la señal recibida, con la ayuda
de dicha cancelación. Hasta el momento, se ha planificado el uso de
métodos de cancelación de interferencias principalmente en las
estaciones base, ya que la implementación del procesado requerido en
el equipo terminal ha resultado demasiado complicada.
De este modo el objetivo de la presente invención
es implementar un método de transmisión de datos, con la ayuda del
cual se puede mejorar adicionalmente la eficiencia espectral, en
particular en la dirección de transmisión desde la estación base al
equipo terminal. Asimismo, la finalidad de la invención consiste
además en implementar un método de transmisión de datos con la ayuda
del cual se pueden aplicar de forma ventajosa métodos de cancelación
de interferencias en equipos terminales de abonado. Otra finalidad
de la invención es implementar un método de transmisión de datos con
la ayuda del cual la implementación de la macrodiversidad resulta
más sencilla que las implementaciones realizadas hasta el
momento.
Esto se consigue con el método según la
reivindicación 1, el cual está caracterizado porque la señal de uno
o más usuarios se transmite de forma paralela asignando a uno o más
usuarios un intervalo de tiempo individual con lo cual la velocidad
de transferencia de datos sigue siendo la misma, y multiplicando
símbolos diferentes de la señal por secuencias seudoaleatorias
diferentes, y porque los símbolos de usuarios diferentes
multiplicados por las mismas secuencias seudoaleatorias se
diferencian entre sí por medio de la división en el tiempo.
Otro objetivo de la invención es un sistema
celular de radiocomunicaciones, el cual comprende en cada célula por
lo menos un transceptor de estación base, y una serie de equipos
terminales de abonado conectados a una o más estaciones base,
comprendiendo dicho transceptor de estación base medios para
multiplicar la señal de cada usuario por más de una secuencia
seudoaleatoria. El sistema celular de radiocomunicaciones de la
invención está caracterizado porque dicho transceptor de estación
base está dispuesto de manera que transmite la señal de uno o más
usuarios de forma paralela asignando a uno o más usuarios un
intervalo de tiempo individual con lo cual la velocidad de
transferencia de datos sigue siendo la misma, y multiplicando
símbolos diferentes de la señal por secuencias seudoaleatorias
diferentes, y comprendiendo dicho transceptor de estación base
medios para diferenciar entre sí las señales de usuarios diferentes
multiplicadas por las mismas secuencias seudoaleatorias por medio de
la división en el tiempo.
De este modo el método de la invención posibilita
la mejora de la eficiencia espectral en la dirección de transmisión
desde la estación base al equipo terminal, utilizando una detección
subóptima de la señal de varios canales de información en el equipo
terminal de abonado. En la presente memoria la expresión estación
base se refiere en general a un dispositivo que procesa y además
transmite información de varios canales.
En el método de la invención, los canales de
información se establecen de una forma considerablemente paralela,
lo cual posibilita una aplicación eficaz de algoritmos de
cancelación de interferencias en los equipos terminales. Una
transmisión considerablemente paralela posibilita una transmisión
por división en el tiempo en la dirección de transmisión desde la
estación base al equipo terminal. En este caso el equipo terminal
puede usar intervalos de tiempo que quedan liberados de la
transmisión, por ejemplo, para monitorizar otras estaciones base o
para procesar más eficazmente la señal recibida.
A continuación se describirá más detalladamente
la invención haciendo referencia a los ejemplos según los dibujos
adjuntos, en los cuales:
la Figura 1 ilustra una forma de transmisión de
la técnica anterior, dada a conocer anteriormente,
la Figura 2 ilustra un ejemplo de un sistema
celular de radiocomunicaciones en el cual se puede aplicar el método
de la invención,
las Figuras 3a a 3c ilustran diferentes
alternativas según la invención para diferenciar las señales de
usuarios diferentes por medio de la división en el tiempo,
la Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra
la estructura de la estación base del sistema celular de
radiocomunicaciones de la invención, y
la Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra
un ejemplo de la estructura del equipo terminal del sistema celular
de radiocomunicaciones de la invención.
La Figura 2 ilustra una parte del sistema celular
de radiocomunicaciones en el que se puede aplicar de forma ventajosa
el método de la invención. Una red celular de radiocomunicaciones
comprende en cada célula por lo menos una estación base 200, y una
serie de equipos terminales 202 a 206 de abonado conectados a la
estación base. La estación base realiza la conmutación de las
llamadas de los equipos terminales a través de un controlador de
estaciones base, un centro de conmutación de servicios móviles, o un
elemento similar, hacia una red telefónica pública u otro equipo
terminal.
Todos los equipos terminales transmiten en la
misma frecuencia hacia la estación base 200, la cual, de este modo,
en las soluciones según la técnica anterior, diferencia las
transmisiones de equipos terminales diferentes basándose en el
código de ensanchamiento usado por cada equipo terminal. En la
solución según la invención, la estación base asigna a un usuario N
códigos de entre un grupo de secuencias de código disponibles, y la
estación base en cuestión envía la información en paralelo hacia el
equipo terminal de abonado, aunque la velocidad de transferencia de
datos sigue siendo sustancialmente la misma. De este modo, en el
método de la invención, la estación base transmite N símbolos hacia
el equipo terminal por cada secuencia de símbolos, mientras que en
el método convencional se transmite un símbolo. Como la velocidad de
transferencia de datos sigue siendo sustancialmente la misma, la
transmisión de los símbolos de la trama de cada conexión que usa
varias transmisiones paralelas no dura todo el tiempo
correspondiente a la trama completa en el método de la invención. De
este modo, se puede aplicar una división en el tiempo entre varios
usuarios. Se pueden transmitir transmisiones de varios usuarios
diferentes usando los mismos códigos de ensanchamiento, y los
usuarios se pueden diferenciar entre sí por medio de la división en
el tiempo.
Una posible forma de realización de una
transmisión paralela por división en el tiempo se ilustra en la
Figura 3a, en la cual el eje horizontal representa el tiempo, y el
eje vertical códigos de ensanchamiento diferentes. En el ejemplo de
la figura, cada una de las señales 300 a 306 de cada usuario se
transmite en un intervalo de tiempo individual, de manera que los
símbolos de cada usuario se multiplican por un código de
ensanchamiento, en el caso del primer usuario por los códigos 100 a
106. Usuarios diferentes pueden usar códigos diferentes. Usuarios
diferentes también pueden tener un número diferente de códigos.
El método de transmisión paralela por división en
el tiempo dado a conocer posibilita una implementación ventajosa de
algoritmos de cancelación de interferencias en el equipo terminal de
abonado. La señal que entra en el equipo terminal es en este caso
una señal de servicio, no una señal de interferencia por acceso
múltiple. Además, el equipo terminal debe realizar estimaciones de
menos parámetros: L*M, en el que L representa el número de caminos,
y M la diversidad de la antena. Adicionalmente el equipo terminal
puede llevar a cabo la cancelación de interferencias usando los
mismos algoritmos que la estación base, ya que el equipo terminal
tiene la capacidad de procesar la transmisión que ha llegado durante
el periodo de tiempo en el que se están transmitiendo señales
destinadas a otros equipos terminales.
Durante aquellos periodos de tiempo en los que la
estación base está transmitiendo la señal destinada a otros equipos
terminales, el terminal puede monitorizar la transmisión de otras
estaciones base. La transmisión paralela posibilita también que el
equipo terminal envíe a la estación base, en el canal de
señalización, la información sobre si la señal recibida ha sido
sometida a un desvanecimiento intenso, o si la detección de la señal
ha fallado por alguna otra razón. A continuación la estación base
puede asignar al equipo terminal en cuestión un periodo de tiempo
nuevo, señalizarlo al equipo terminal y realizar un intento nuevo de
transmisión. La nueva transmisión se puede llevar a cabo también por
medio del denominado truncamiento, es decir, volviendo a transmitir
la información en paralelo en un momento de tiempo tal que
originariamente fue reservado para alguna otra conexión. En este
caso, la conexión en cuestión pierde parte de su información.
En la solución de la invención, una transmisión
paralela se puede implementar según una serie de formas. En general,
usuarios diferentes pueden tener un número diferente de canales
paralelos en momentos de tiempo diferentes. Una posibilidad es la
forma ya dada a conocer anteriormente para asignar a cada usuario un
intervalo de tiempo individual. Esto requiere una coordinación
precisa de la estación base, aunque posibilita el hecho de que los
equipos terminales no provoquen interferencias mutuas. No obstante,
la restricción es que las señales de alta potencia aumentan la
potencia de pico de la transmisión de la estación base. Las
conexiones de alta velocidad y alta potencia pueden usar varios
intervalos de tiempo.
Otra posibilidad es que solamente unos pocos
usuarios transmitan en paralelo, y otros usuarios apliquen la
transmisión convencional. Esta opción se ilustra en la Figura 3b, en
la que hay un usuario 314 que aplica la transmisión paralela
utilizando varios códigos de ensanchamiento, y los otros usuarios
310, 312 transmiten una trama completa usando un código de
ensanchamiento. En una solución de este tipo, el usuario 314 que
transmite en paralelo interfiere con otros usuarios, aunque,
asignando al usuario en paralelo un número suficiente de códigos de
ensanchamiento, la interferencia se puede limitar a la duración de
solamente unos pocos símbolos, y de este modo la interferencia se
puede eliminar por medio de la codificación de canales. La
transmisión paralela según esta solución es adecuada para ser usada
en particular en una situación tal en la que el usuario esté en las
proximidades de la estación base, y la transmisión se efectúa para
dicho usuario con una potencia baja gracias a condiciones de
interferencia favorables. Estos usuarios pueden utilizar métodos de
cancelación de interferencias para atenuar interferencias de alta
potencia.
Otra posibilidad es dividir los usuarios en dos o
más grupos y asignar un intervalo de tiempo individual para las
transmisiones de cada grupo. Esta opción se ilustra en la Figura 3c,
en la que los usuarios se dividen en dos grupos 316 y 318, los
cuales se diferencian entre sí por medio de la división en el
tiempo. Dentro de los grupos, los códigos de ensanchamiento de los
usuarios son diferentes entre sí, y los miembros de los grupos
pueden tener un número diferente de códigos disponibles.
Otra posibilidad es asignar intervalos de tiempo
a cada usuario en orden según un código deseado. De este modo las
interferencias entre las células se aleatorizan.
Estudiemos a continuación la estructura del
sistema celular de radiocomunicaciones de la invención por medio del
diagrama de bloques de la Figura 4. Un transmisor comprende un
codificador 408, en el cual se lleva a cabo la codificación de la
voz para una señal a transmitir, y un codificador 406 de canales, en
el cual se lleva a cabo la codificación de canales para la señal
codificada en voz. Seguidamente, la señal codificada por canales se
aplica a los medios 404, en los cuales la señal de datos a
transmitir se multiplica por un código de ensanchamiento según
formas conocidas para una persona experta en la técnica. En el
transmisor de la invención, la señal del usuario se multiplica en
los medios 404 por más de un código de ensanchamiento, y se
diferencia por medio de la división en el tiempo con respecto a las
señales de por lo menos algunos de los usuarios. Considerando la
técnica, la transmisión por división en el tiempo se puede
implementar de la misma manera que en los sistemas TDMA conocidos.
La señal obtenida de esta manera se aplica adicionalmente a través
de unos medios 402 de radiofrecuencia para ser transmitida por medio
de una antena 400.
El transmisor comprende además medios 410 de
control y cálculo, los cuales controlan el funcionamiento de los
elementos mencionados anteriormente. Los medios de control y cálculo
se implementan típicamente por medio de un procesador. Los medios de
control se pueden implementar también por medio de otros componentes
electrónicos, tales como componentes lógicos discretos. El aparato
comprende naturalmente otros componentes que no son los mostrados en
la figura, tales como filtros y conversores, tal como resulta
evidente para una persona experta en la técnica, aunque en aras de
una mayor claridad no se muestran en la figura.
El transceptor del sistema celular de
radiocomunicaciones de la invención comprende medios 404 para
multiplicar los símbolos a transmitir por uno o más códigos de
ensanchamiento. La multiplicación con el código de ensanchamiento se
lleva a cabo según formas dirigidas intrínsecamente a personas
expertas en la técnica.
La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra
la estructura global del receptor del equipo terminal CDMA según la
invención. El receptor comprende una antena 500, por medio de la
cual la señal recibida se aplica a través de elementos 502 de
radiofrecuencia a unos medios conversores 504, en los cuales la
señal recibida se convierte en forma digital, la señal digitalizada
de esta manera se aplica adicionalmente a medios 506 de
demodulación, en los cuales se establece una correlación de la señal
con los códigos de ensanchamiento usados. La señal 506 de salida de
los medios de demodulación, que se devuelve a la banda estrecha
original, se aplica a unos medios 514 de cancelación de
interferencias, en los cuales se lleva a cabo la cancelación de
interferencias para la señal por medio de métodos de cancelación de
interferencias conocidos. La señal limpia de interferencias se
aplica a un descodificador 508 de canales y desde allí a otros
elementos del receptor, tales como un descodificador 510 de voz.
El receptor comprende además medios 512 de
control y cálculo, los cuales controlan el funcionamiento de los
elementos mencionados anteriormente. Los medios de control y cálculo
se implementan típicamente por medio de un procesador. Los medios de
control se pueden implementar también por medio de otros componentes
electrónicos, tales como una lógica especializada. Naturalmente, el
aparato comprende también otros componentes que no son los mostrados
en la figura, tales como filtros y conversores, tal como resultará
evidente para una persona experta en la técnica, aunque en aras de
una mayor claridad no se muestran en la figura.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente
haciendo referencia al ejemplo según los dibujos adjuntos, es
evidente que la invención no se limita al mismo, sino que se puede
modificar de varias maneras dentro del alcance de la idea de la
invención expuesta en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Método de transmisión de datos en un sistema
celular de radiocomunicaciones, que comprende en cada célula por lo
menos una estación base (200), y una serie de equipos terminales
(202 a 206) de abonado conectados a una o más estaciones base para
transmitir una señal que comprende símbolos en una estructura de
tramas, y multiplicándose en dicho sistema la señal de cada usuario
por más de una secuencia seudoaleatoria, caracterizado porque
la señal de uno o más usuarios se transmite de forma paralela
asignando a uno o más usuarios un intervalo de tiempo individual con
lo cual la velocidad de transferencia de datos sigue siendo la
misma, y multiplicando símbolos diferentes de la señal por
secuencias seudoaleatorias diferentes, y porque los símbolos de
usuarios diferentes multiplicados por las mismas secuencias
seudoaleatorias se diferencian entre sí por medio de la división en
el tiempo.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque a la transmisión de cada usuario se le
asigna un intervalo de tiempo individual.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los usuarios se dividen en dos o más
grupos, y porque a las transmisiones de cada grupo se les asigna un
intervalo de tiempo individual.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se han asignado varios intervalos de
tiempo a la transmisión de un usuario que requiere una capacidad
grande o una velocidad de transferencia alta.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el método se aplica en la dirección de
transmisión desde la estación base al equipo terminal de
abonado.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque un receptor procesa la señal recibida
durante aquellos intervalos de tiempo durante los cuales no recibe
ninguna señal.
7. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque se lleva a cabo una cancelación de
interferencias para la señal recibida.
8. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque un receptor monitoriza la transmisión de
las estaciones base adyacentes durante aquellos intervalos de tiempo
durante los cuales no recibe ninguna señal.
9. Sistema celular de radiocomunicaciones, el
cual comprende en cada célula por lo menos un transceptor (200) de
estación base, y una serie de equipos terminales (202 a 206) de
abonado conectados a una o más estaciones base, comprendiendo dicho
transceptor de estación base medios (404) para multiplicar la señal
de cada usuario por más de una secuencia seudoaleatoria,
caracterizado porque dicho transceptor de estación base está
dispuesto para transmitir la señal de uno o más usuarios de forma
paralela asignando a uno o más usuarios un intervalo de tiempo
individual con lo cual la velocidad de transferencia de datos sigue
siendo la misma, y multiplicando símbolos diferentes de la señal por
secuencias seudoaleatorias diferentes, y comprendiendo dicho
transceptor de estación base medios (404, 410, 402) para diferenciar
entre sí las señales de usuarios diferentes multiplicadas por las
mismas secuencias seudoaleatorias por medio de la división en el
tiempo.
10. Sistema celular de radiocomunicaciones según
la reivindicación 9, caracterizado porque dicho transceptor
de estación base comprende medios (404, 410) para transmitir la
señal destinada a cada usuario en intervalos de tiempo
individuales.
11. Sistema celular de radiocomunicaciones según
la reivindicación 9, caracterizado porque dicho transceptor
de estación base comprende medios (404, 410) para dividir los
usuarios en dos o más grupos y transmitir las señales de cada grupo
de usuarios en intervalos de tiempo individuales.
12. Sistema celular de radiocomunicaciones según
la reivindicación 9, caracterizado porque un receptor del
equipo terminal de abonado del sistema comprende medios para la
cancelación (514) de interferencias.
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