ES2234764T3 - Control de potencia de un emisor remoto en un sistema de acceso multiple con funcion de conflictos. - Google Patents

Abstract

Un método para controlar la potencia de salida de un transmisor remoto en una primera radio móvil (501 a 545) de una pluralidad de radios móviles (501 a 545), la primera radio móvil (501 a 545) recibiendo señales de una estación base (300, 601 a 635) a través de un canal directo, la estación base (300, 601 a 635) recibiendo señales de la primera radio móvil (501 a 545) a través de un canal de retorno, el método caracterizado por: la determinación de una métrica de calidad máxima de la señal del canal de retorno; la determinación de una métrica de calidad de la señal del canal del canal de retorno para cada una de la pluralidad de las radios móviles (501 a 545), creando así una pluralidad de métricas de calidad de la señal del canal de retorno; la suma de la pluralidad de métricas de calidad de la señal del canal de retorno; y las ordenes dadas al transmisor remoto, por la estación base (300, 601 a 635) de disminuir la potencia de salida si la suma de las métricas de calidad de la señal delcanal de retorno es mayor que la métrica de calidad máxima de la señal del canal de retorno.

Description

Control de potencia de un emisor remoto en un sistema de acceso múltiple con función de conflictos.

Antecedentes de la invención I. Campo de la invención

La invención presente está relacionada con comunicaciones inalámbricas. Más concretamente, la presente invención trata sobre el control de potencia en un sistema de comunicaciones AMDC.

II. Descripción del arte relacionado

Un paquete es un método de empaquetar los datos de usuario. Típicamente, el paquete es dividido en varios campos, constando cada campo de uno o más bits. Cada campo se usa para una función predeterminada como pueden ser datos de usuario, direcciones, detección de errores, etc. Los paquetes de datos pueden formarse según protocolos existentes tales como el X.25 y el TCP/IP que son bien conocidos en la técnica.

Los paquetes pueden usarse con un servicio de paquete efectivo en cual la aplicación solo hace funciones de transporte, o bien puede que otra capa genere el paquete. Los paquetes también pueden ser generados por una capa más baja dentro de una red de protocolo que genera un haz de bits de datos con una predeterminada longitud dentro de los paquetes de datos.

Los paquetes de datos pueden transmitirse sobre un canal de radio usando diferentes métodos. Un primer método es usar un canal dedicado para transportar los paquetes entre un par de transceptores de radio. Un segundo método abarca un único transceptor central de radio que transmite a través de un canal común a uno o más transceptores de radio que están continuamente supervisando los paquetes para ver si los datos contenidos en el campo de dirección representan la dirección particular de ese transceptor de radio. Un tercer método es usar un acceso aleatorio o protocolo basado en la contención, en el cual los paquetes se transmiten desde uno o más transceptores de radio a un terminal central o a otro terminal.

En un sistema típico de comunicación celular AMDC que respeta las normas de la Asociación de Industrias de las Telecomunicaciones / Asociación de Industrias Electrónicas Norma Provisional 95 (TIA/EIA/IS-95), el canal dedicado corresponde a un canal de tráfico. Este canal transmite las señales de voz y de datos entre la radio móvil y la estación base. El método de canal común se corresponde con el de transmitir por el canal de radio búsqueda, el cual en un sistema AMDC se usa para transmitir avisos a múltiples direcciones cuando el canal de radio búsqueda lleva solo una dirección. El método de acceso aleatorio se corresponde con el canal de acceso. Un sistema de comunicación típico tipo AMDC se describe con gran detalle en la Patente EE.UU. No. 5,103,459 de Gilhousen y otros, asignada a Qualcomm, Inc.

Cuando uno o más paquetes van a ser transmitidos entre una estación base y una radio móvil o viceversa, un canal de tráfico puede ser asignado entre los dos. Una vez que el paquete se transmite, el tiempo que ha de pasar para transmitir el próximo paquete es a menudo desconocido. En lugar de tener un canal de tráfico asignado sin usarse, después de un período de ociosidad se libera al canal. Este período puede ser fijado por un determinado período de tiempo mediante análisis de modelos típicos de tráfico. También, de forma alternativa, este período puede ser variable con períodos determinado mediante el análisis de los haces de paquetes transmitidos.

La asignación de canales de tráfico presenta por lo menos dos problemas. El primer problema es que, el canal de tráfico necesita tiempo para prepararse, y por lo tanto se retrasa la transmisión del paquete. En algunos casos, dicha preparación del canal de tráfico puede requerir más de un segundo. El segundo problema es que, los recursos para preparar y usar un canal de tráfico pueden ser demasiado caros para justificar la transmisión de paquetes poco frecuentes, paquetes cortos, o secuencias cortas de paquetes.

El control de potencia en un sistema AMDC es muy importante debido al gran número de radios móviles que están transmitiendo al mismo tiempo y en la misma frecuencia. Si un móvil está transmitiendo con una potencia de salida que es demasiado grande, se puede degradar el valor del Eb/I_{o} recibido por otras radios móviles en los puntos que la estación base no puede demodular las transmisiones correctamente. Si la radio móvil transmite con una potencia de salida demasiado baja, el valor del Eb/I_{o} recibido en la estación base que ha sido emitido desde la radio móvil será demasiado bajo para demodular correctamente la señal recibida con dicho valor Eb/I_{o}. Por consiguiente, la potencia de transmisión de las radios móviles, tiene un efecto sobre la capacidad del sistema.

La correlación entre el valor Eb/I_{o} y la capacidad del sistema, puede ser mostrada de la manera siguiente. Cuando en otras células no hay radios móviles, el número máximo de transmisiones simultaneas, N, es aproximadamente:

N = \frac{W/R - (Eb/I_{o})_{des} (N_{o}W/P_{r})}{(Eb/I_{o})_{des}}

\vskip1.000000\baselineskip

donde:

W

= ancho de banda propagado,

R

= velocidad de datos,

(Eb/I_{o})_{des}

= métrica de calidad deseada explicada seguidamente con más detalle,

N_{o}

= densidad espectral del ruido termal del receptor de la estación base, y

P_{r}

= potencia recibida por transmisión.

El segundo termino del numerador es típicamente muy pequeño comparado con W/R, por lo tanto

I = \frac{W/R}{(Eb/I_{o})_{des}}

De esta manera, un sistema que desea usar una relación Eb/I_{o} con un valor más alto, baja su capacidad.

Para la i ^{esima} radio móvil, el Eb/I_{o} recibido, denotado por (Eb/I_{o})_{i}, en la estación base es aproximadamente igual a

(Eb/I_{o})_{i} = \frac{P_{ri}/R}{\sum\limits_{j=i} P_{rj}/W}

La probabilidad de que la transmisión pueda ser demodulada es satisfactoriamente alta cuando el valor recibido (Eb/I_{o})_{i} es mayor que el valor deseado (Eb/I_{o})_{des} según se ha descrito anteriormente. Sin embargo, si el valor de la potencia P_{ri} es grande, el Eb/I_{o} es degradado por otras radios móviles. Si el Eb/I_{o} recibido cae por debajo del deseado (Eb/I_{o})_{des} hay una probabilidad alta de que la transmisión no sea demodulada con éxito es.

La radio móvil ajusta dinámicamente su potencia de transmisión usando bucles de control de potencia abiertos y cerrados para mantener el Eb/I_{o} recibido en la estación base con un valor apropiado aun cuando cambien las condiciones del canal o el rango de la estación base. El bucle de control de potencia abierto ajusta la potencia de transmisión de las radios móviles de forma autónoma mediante medidas de la potencia recibida en el enlace directo. El bucle de control de potencia cerrado ajusta la potencia de transmisión de las radios móviles mediante realimentación de haces de bits enviados desde la estación base. Los bucles de control de potencia abiertos y cerrados determinan juntos la potencia de transmisión de radios móviles, tal como se describe in la Patente EE.UU. No 5,056,109 de Gilhousen y otros asignada a Qualcomm, Inc.

El bucle de control de potencia cerrado compensa las diferencias producidas por desvanecimiento entre el enlace directo y el enlace de retorno, tal como ocurre cuando dichos enlaces operan en frecuencias distintas. Adicionalmente, también sirve para compensar las diferencias que hay entre las ganancias de las trayectorias de transmisión y de recepción tanto en la radio móvil como en la estación base.

El bucle de control de potencia cerrado es posible en sistema de comunicación típica, porque hay un canal de tráfico por cada radio móvil. Este apareamiento uno-a-uno de canales, permite a la estación base medir la potencia del canal de retorno de la radio móvil y permite a la radio móvil utilizar el control de potencia mediante haces de bits mandados por la estación base a través del enlace directo.

Sin embargo, un canal de multiacceso no tiene un apareamiento uno-a-uno de canales, puesto que múltiples radios móviles puede transmitir simultáneamente. Por lo tanto, la identidad de la radio móvil no es necesariamente conocida por la estación base. Tampoco, las radios móviles saben el número de radios móviles que están transmitiendo, así que la asociación de haces de bits de control de potencia no es clara hacia la radio móvil.

Ya que la radio móvil alinea su ritmo de transmisión con el ritmo de las señales que recibe de la estación base y que todas las señales de la estación base están alineadas en el tiempo, cuando en el canal de retorno hay dos transmisiones simultáneas y no son de multitrayectoria, la transmisión llega a la estación base separada por un tiempo igual al doble de la diferencia de las distancias que hay entre cada radio móvil y la estación base. Si este tiempo excede en un segmento de seudo ruido, las dos transmisiones pueden ser distinguidas por la estación base. La incapacidad para distinguir éstas transmisiones de multitrayectoria es lo que llamamos una colisión.

Cuando hay una multitrayectoria, no se produce ninguna colisión si la estación base puede identificar y combinar propiamente los componentes de la multitrayectoria. Si se producen tres o más accesos de transmisión en el canal durante el mismo segmento, entonces algunas transmisiones pueden colisionar mientras que otras pueden no hacerlo. En un canal típico de multiacceso, tales como se encuentran en un sistema de acceso múltiple por distribución en el tiempo AMDT o en un sistema de acceso múltiple por distribución de frecuencia AMDF, cuando se producen dos transmisiones simultáneas hay una colisión y ninguna transmisión es demodulada con éxito por la estación base.

Las estaciones bases pueden reducir bastante las interferencias que se producen unas con otras transmitiendo con la potencia mínima necesaria para que sus señales sean recibidas por la estación base. Una radio móvil transmite su primera transmisión y prueba durante breve tiempo a transmitir con un nivel de potencia más bajo del que estima necesario para llegar correctamente a la estación base. Esta estimación conservadora puede ser un valor predeterminado o puede calcularse en contestación al nivel de potencia medido de una señal que la radio móvil tiene o está recibiendo de la estación base.

En una realización preferida, la radio móvil mide la potencia recibida de la estación base. Esta potencia recibida es la potencia transmitida por la estación base menos la pérdida en el trayecto. La radio móvil usa entonces este cálculo, añadiéndole una corrección constante, y un factor de ajuste para así poner un valor de potencia inicial de transmisión. Estos factores de ajuste pueden ser enviados a la radio móvil desde la estación base. Algunos de estos factores corresponden a la potencia radiada por la estación base. Ya que la perdida de trayecto desde la estación móvil hasta la estación base es esencialmente la misma que la perdida de trayecto desde la estación base hasta la estación móvil, la señal recibida en la estación base debe estar al nivel correcto, asumiendo que la estación base ha suministrado los factores de corrección apropiados y que las ganancias de la radio móvil y de la estación base están libres de error.

Después de transmitir en la primera tentativa de acceso al mínimo nivel de potencia, la estación móvil aumenta la potencia en sucesivos tanteos, aumentando en cada paso, de la sucesión de tentativas de acceso, una cantidad predeterminada. Una discusión completa de tanteos de acceso se puede ver en el documento IS-95, sección 6.6.3.1 y en la patente, Aparato y Método para Reducir Colisiones Entre Estaciones Móviles que Acceden una Estación Base Simultáneamente en un Sistema de Comunicaciones Celular CDMA, No. 5,544,196 de Tiedemann y otros asignada a Qualcomm, Inc.

Además, entre las sucesivas transmisiones de tanteos de acceso, la radio móvil pone su tiempo de transmisión de forma aleatoria y escoge otro canal de acceso para evitar una potencial colisión. El documento IS-95, sección 6.6.3.1 describe esto con gran detalle.

Por consiguiente, puede verse que para el funcionamiento apropiado de un sistema de radioteléfono AMDC el control de potencia es muy importante. Hay pues una necesidad de conseguir un proceso de control de potencia para que un sistema de acceso múltiple aumente su capacidad.

Resumen de la invención

El proceso de control de potencia de la presente invención usa un umbral de comparación para determinar si la estación base debe instruir a las radios móviles que aumenten o disminuyan su potencia de transmisión. El valor total del Eb/I_{o} recibido de todas las radios móviles que están comunicando con una estación base particular es comparada con un umbral máximo del canal de retorno. Adicionalmente, se determinada un umbral mínimo de comparación para la radio móvil que está siendo controlada. Si el valor del Eb/I_{o} total recibido es mayor o igual que el umbral máximo o si el valor del Eb/I_{o} mínimo recibido por cualquier radio móvil es mayor que el canal de retorno mínimo, la estación base instruye a la radio móvil para que disminuya su potencia de salida. Si el valor del Eb/I_{o} total recibido es menor que el umbral del canal de retorno máximo y el Eb/I_{o} mínimo recibido por cualquier radio móvil es menor o igual que el canal de retorno mínimo, la estación base instruye a la radio móvil para que aumente su potencia de salida.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 muestra un diagrama de flujo del proceso de una realización de la presente invención.

La Fig. 2 muestra un gráfico de la tasa de error de trama respecto el valor Eb/I_{o}

Las Figs. 3a y 3b muestran una estructura de un canal de paquetes directo.

La Fig. 4 muestra las posiciones de los bits del control de potencia.

La Fig. 5 muestra un diagrama de bloque de una radio móvil.

La Fig. 6 muestra un diagrama de bloque de una estación base.

La Fig. 7 muestra el formato de un canal AMDC directo.

La Fig. 8 muestra el formato de un canal AMDC de retorno.

La Fig. 9 muestra un gráfico de la potencia de transmisión de dos radios y su reacción a los órdenes de control de potencia.

Descripción detallada de la realización preferida

La presente invención abarca un par de canales, llamados posteriormente como los canales de paquete directo y de retorno. La estación base comunica con las radios móviles a través del canal directo y las radios móviles comunican con la estación base a través del canal de retorno. Una estación base usa el proceso de control de potencia de la presente invención, a través del canal de paquetes directo, para ajustar dinámicamente la potencia de transmisión de una o más radios móviles que están transmitiendo por el canal de paquetes inverso.

La discusión siguiente se refiere a las radios móviles y estaciones bases como las que hay en la realización preferida. Las radios móviles incluyen radioteléfonos usados en sistemas de comunicación que pueden estar basados tanto en comunicación terrestre como en comunicación por satélite. De forma similar, las estaciones base pueden localizarse en la tierra o satélites que están situados en una órbita.

En la realización preferida, el canal de paquetes de retorno, es un canal de velocidad variable que transmite paquetes de datos que han sido divididos en una sucesión de una o más tramas. En una realización alternativa, el canal de paquetes de retorno maneja los datos a una velocidad fija.

Cada transmisión incluye un preámbulo, que sirve para ayudar a la adquisición del espectro ensanchado, seguido de un datagrama. El preámbulo del canal de paquetes de retorno es el mismo que el preámbulo usado en el canal de acceso; una secuencia de una o más tramas no moduladas de la función 0 de Walsh. El preámbulo del canal de acceso se discute con gran detalle en el documento TIA/EIA IS-95. Las realizaciones alternativas usan otros preámbulos diferentes al de la función 0 de Walsh. Otras realizaciones alternativas incluyen tramas moduladas a unas frecuencias conocidas. Sin embargo, esto aumenta la complejidad del receptor.

En la realización preferida, el canal AMDC directo consta de un canal piloto, un canal de sincronización, uno o más canales de radio búsqueda, uno o más canales de paquete directos y canales de tráfico directos. La Fig. 7 ilustra el formato de la realización preferida del canal AMDC directo que incluye los canales de tráfico (705) y canales de paquete (710) con el subcanal de control de potencia (715). El canal de paquetes directo es un canal de espectro ensanchado que opera de forma similar al canal de tráfico directo revelado en el documento IS-95 tal como el que se ilustra en las Figs. 3a y 3b. Una discusión más completa de este canal puede encontrarse en el documento IS-95.

La Fig. 8 ilustra el formato del canal AMDC de retorno. Un conjunto de uno o más canales de acceso (805) están asociados con cada canal de radio búsqueda. Un mensaje de encabezado define el número de canales de acceso (805) que están asociados con un canal de radio búsqueda en particular. De forma similar, uno o más canales de paquete de retorno están asociados con un canal de paquetes directo y un mensaje de encabezado define el número de canales de paquetes de retorno asociados con un canal de paquetes directo en particular. Los diferentes canales de paquetes de retorno (810) asociados con el mismo canal de paquetes directo se diferencian por que cada canal de paquetes de retorno tiene un único código de ensanchamiento.

En la realización preferida, la asignación de un canal de paquetes de retorno a un canal de paquetes directo es estática porque una radio móvil supervisa continuamente el mismo canal de paquetes directo mientras que dicha radio esté en la misma célula. El canal puede asignarse usando la información de los parámetros de encabezado, por la asignación de la base de la radio móvil, o vía algún procedimiento estático.

Los canales de paquetes de retorno permiten que múltiples radios móviles puedan transmitir simultáneamente. En la realización preferida de un sistema AMDC, las transmisiones múltiples desde múltiples radios móviles, sólo colisionan si se solapan sus componentes de multitrayectoria, como se describió previamente. En la realización preferida, una radio móvil, para sus transmisiones, escoge al azar uno de los canales de paquetes de retorno asociado con un canal de paquetes directo. Las realizaciones alternativas usan otros métodos por escoger los canales. Adicionalmente, el tiempo de transmisión de una radio que usa un canal de paquetes de retorno puede hacerlo de forma aleatoria, de la misma forma que se hace para el canal de acceso. Estas técnicas bajan la probabilidad de una colisión distribuyendo las radios móviles a través de canales o a través de tiempo. Esto también sirve para aumentar la capacidad del sistema. Cuando la radio móvil retransmite un paquete, puede elegir de forma aleatoria el tiempo de la transmisión y escoger el canal de retorno de paquetes para evitar colisiones según se describió previamente para el canal de acceso.

Un diagrama de flujo del proceso de control de potencia de la presente invención se ilustra en la Fig. 1. En la realización preferida, este proceso usa la relación adimensional Eb/I_{o} para determinar si hay que ajustar la potencia de transmisión de la radio y, en ese caso, si aumentar o disminuir la potencia. Las realizaciones alternativas usan otro métrica de calidad de la señal mediante la comparación de umbrales tales como Pr/No, P_{r}, o algunos de escala equivalente a Eb/I_{o}; siendo P_{r} la potencia recibida.

La proporción Eb/I_{o} es un estándar de calidad para medir las prestaciones de un sistema digital de comunicaciones. La proporción expresa la energía por bit por interferencia total de la densidad espectral del canal. El valor Eb/I_{o} puede ser considerado una métrica que caracteriza la actuación de un sistema de comunicación sobre los demás; el sistema más eficaz de modulación y proceso de detección para una probabilidad de error dada es el que requiere el Eb/I_{o} más pequeño. Una discusión más detallada de este concepto puede verse en Comunicaciones Digitales, Fundamentos y Aplicaciones, de B. Sklar, Capitulo 3 (1988).

En la realización preferida, el proceso de la presente invención, se usa en un sistema de radioteléfono celular típico AMDC como el descrito en la patente de EE.UU. No. 5,103,459 mencionada anteriormente. El sistema de radioteléfono consta de numerosos radioteléfonos que transmiten hacia una estación base a través de un canal de retorno y reciben de la estación base a través de un canal directo.

El valor total máximo de Eb/I_{o} es llamado seguidamente como el valor de Eb/I_{o} asignado (paso 100). El valor Eb/I_{o} asignado puede variar con la carga de tráfico del canal.

El valor Eb/I_{o} asignado se usa por la estación base como el umbral máximo para todas las radios móviles que transmiten a esa estación base. Si una radio móvil concreta que transmite a la estación base necesita un aumento de la potencia de transmisión, la estación base no instruirá a la radio móvil para aumentar su potencia de transmisión más allá del valor Eb/I_{o} asignado.

En la realización preferida, el enlace de retorno tiene un valor Eb/I_{o} deseado que le ha sido asignado por la estación base (paso 105). La proporción de este valor deseado, es el valor que corresponde con una probabilidad alta de que un paquete de datos enviado desde la estación base sea recibido sin error y que además mantenga, como se ha explicado anteriormente, una capacidad alta. Un ejemplo puede ser, un paquete que consiste en 10 tramas y tiene un valor de 3 dB para la razón Eb/I_{o}, tiene una tasa de error aproximada de un 10%, como se puede ver en la Fig. 2.

Escogiendo un valor de Eb/I_{o} más grande, causará que la probabilidad de error en la transmisión disminuya. Esto se ilustra en el gráfico de la Fig. 2. Este dibujo muestra el efecto que se produce sobre la tasa de error de trama en relación con el incremento del valor de la razón Eb/I_{o}. Por ejemplo, refiriéndonos a la Fig. 2, si el valor de Eb/I_{o} es de 4 dB, la tasa de error resultante para el paquete de 10 tramas es de 4x10^{-3}. Sin embargo, si el valor de Eb/I_{o} es escogido demasiado grande, la señal transmitida puede causar interferencias a otras radios móviles que están comunicando con la estación base.

El valor Eb/I_{o} recibido de cada radio móvil es estimado por la estación base (paso 115). Ya que la estación base adquiere los valores desde las radios móviles durante la transmisión del preámbulo del paquete, la estación base puede determinar el número de radios móviles que están transmitiendo hacia dicha estación base. Estos valores individuales de Eb/I_{o}^{'s} que llegan a la estación base se suman (paso 120) y, como se discutirá después, la suma se usa para determinar el comando de control de potencia apropiado que será enviado a las radios móviles.

En la realización preferida, todas las radios móviles que están escuchando al mismo canal de paquete directo están recibiendo también el mismo haz de bits de control de potencia. Así cada haz de bits de control de potencia controla todas las radios móviles que están transmitiendo en cualquiera de los canales de paquete de retorno que están asociados con el canal de paquete directo.

La estación base controla la potencia de transmisión de las radios móviles usando un control de potencia de bucle cerrado. En otros términos, si la estación base determina que la potencia de transmisión de la señal recibida es demasiado alta, la estación base envía una orden a la radio móvil para que esta disminuya su potencia de transmisión. La estación base envía una orden que instruye un aumento de la potencia de transmisión si esta es demasiado baja. En la realización preferida, esta orden de control de potencia, es de dos símbolos de modulación. El formato de la realización preferida de una palabra tal como esta se ilustra en la Fig. 4.

En la realización preferida, el bit de control de potencia de la presente invención es puesto por la estación base según las condiciones siguientes. El bit de control de potencia se pone a un 1, para mandar a la radio móvil que disminuya su potencia de salida si la condición siguiente es verdadera:

1

El bit de control de potencia se pone a un o, para mandar a la radio móvil que aumente su potencia de salida si la condición siguiente es verdadera:

2

En otras palabras, la primera condición (paso 125) es verdadera cuando el total o lo que es lo mismo la suma de los Eb/I_{o}^{'s} de todas las radios móviles que comunican con la estación base es mayor que o igual que el Eb/I_{o} máximo o cuando el Eb/I_{o} mínimo de una cualquiera de las radio móviles es mayor que el Eb/I_{o} deseado. En este caso, la cantidad total de los Eb/I_{o} que se han asignado al canal de paquete de retorno ha sido excedido, como podría ser el caso de que estén transmitiendo demasiadas radios móviles. El Eb/I_{o} de una radio móvil particular también podría ser más alto que el necesitado y la señal recibida puede perturbar a los usuarios restantes del canal de paquetes de retorno por lo que la potencia de salida de las radios móviles necesita ser disminuida (paso 130).

La segunda condición (paso 135) es verdad cuando la suma de los Eb/I_{o}^{'s} de todas las radios móviles que comunican con la estación base es menor que el Eb/I_{o} máximo y cuando el Eb/I_{o} mínimo de una cualquiera de las radios móviles es menor que o igual que el Eb/I_{o} deseado. En ambos casos, el Eb/I_{o} de las radios móviles es demasiado bajo y la señal recibida no puede demodularse correctamente y por lo tanto la potencia de salida de las radios móviles necesita ser aumentada (paso 140).

Las realizaciones alternativas del proceso de control de potencia de la presente invención usan otras condiciones que tienen resultados similares. También se podrían sustituir en las condiciones los umbrales de comparación mencionados anteriormente teniendo resultados similares.

En una realización alternativa del proceso de control de potencia de la presente invención, la estación base determina si el comando para aumentar la potencia puede causar que la potencia de salida de la radio móvil exceda el Eb/I_{o} asignado. Si esto es verdad, la estación base manda un comando a las radios para disminuir su potencia de transmisión en lugar de aumentarla.

Si hay una sola transmisión en el canal de paquetes de retorno de la invención presente, el control de potencia es realizado en el canal de tráfico como es discutido en la Patente EE.UU. No. 5,056,109 de Gilhousen y otros la cual está asignada a Qualcomm, Inc. Cuando hay transmisiones múltiples, la estación base intenta mantener a la radio móvil con el Eb/I_{o} más bajo para Eb/I_{o} asignado, para restringir que el Eb/I_{o} total recibido no sea demasiado grande.

Un ejemplo del proceso de control de potencia descrito anteriormente se ilustra en la Fig. 9. La Fig. 9 muestra un dibujo de la potencia de transmisión de dos usuarios, A y B. El valor Eb/I_{o} deseado es el umbral más bajo mientras que el valor Eb/I_{o} asignado es el umbral superior. La curva superior muestra la \Sigma Eb/I_{o} que, en este caso, es A + B. Las órdenes de control de potencia transmitidas por la estación base están ilustradas en la parte de abajo del dibujo.

La partes iniciales de la forma de onda de los usuarios A y B son ambas las anteriormente mencionadas con valor Eb/I_{o} deseado y la suma de valores \Sigma Eb/I_{o} es el mencionado anteriormente como el valor Eb/I_{o} asignado. Usando el proceso de la presente invención, la estación base manda los comandos para que el control de potencia para instruir a los móviles que bajen su potencia de transmisión. Como es requerido en el documento IS-95 7.1.3.1.7, antes de que la orden de control de potencia se lleve a efecto, se emite un comando de retardo dos para el grupo de control de potencia. Por lo tanto, como se muestra en el dibujo, la potencia no disminuye hasta un tiempo i+2. Esto se ilustra en la Fig. 4.

Después de cuatro órdenes del control de potencia para disminuir la potencia, la potencia de transmisión del usuario B está por debajo de la potencia deseada Eb/I_{o}. La estación base envía entonces tres comandos en sentido contrario. Después del retardo dos para el grupo de control de potencia, la potencia de salida del usuario B está por encima del Eb/I_{o} deseado y la \Sigma Eb/I_{o} está por encima del Eb/I_{o} asignado. Este proceso continúa de una forma similar.

Si se reciben un gran número de transmisiones en un canal ocupado, el proceso de control de potencia de la presente invención limita la potencia de salida del Eb/I_{o} asignado. Esto forzará probablemente a tener una tasa de error más alta en algunas transmisiones del paquete. En este caso, la estación base puede tomar la decisión de que el control de potencia controle sólo unos pocos flujos haciendo el Eb/I_{o} mínimo en las condiciones anteriores para el subconjunto del transmisiones recibida. Esto probablemente limitará el impacto en otras radios móviles.

En la realización preferida, el valor del Eb/I_{o} deseado puede ajustarse para diferentes condiciones del canal y así mantener una tasa de error del paquete deseada. Si la tasa de error del paquete es demasiado alta para un valor del Eb/I_{o} deseado, la estación base puede aumentar el valor del Eb/I_{o} deseado, bajando de esta manera la tasa de error del paquete. Alternativamente, si la tasa de error del paquete es más baja que la necesitada, la estación base puede disminuir el valor del Eb/I_{o} deseado, incrementando de esta manera la tasa de error del paquete.

Este último ajuste sirve para aumentar la capacidad del sistema global. Los ajustes expresados arriba pueden necesitar ser realizados para diferentes condiciones del canal. Por ejemplo, si hay muchos componentes de multitrayectoria, la estación base no es capaz de combinar la energía de manera eficaz. En la técnica, esto se llama pérdida de mezcla. En el otro extremo, los desvanecimientos pueden causar una tasa de error del paquete más alta si sólo hay un componente de multitrayectoria. Para mantener en ambos estos casos una tasa de error del paquete baja, la estación base puede aumentar el valor del Eb/I_{o} deseado.

En la realización preferida, el valor del Eb/I_{o} deseado es el mismo para todas las radios móviles. Alternativamente, el valor del Eb/I_{o} deseado podría ser diferente para cada radio móvil. Las ecuaciones anteriores pueden entonces escribirse como:

13

donde i = la i^{esima} radio móvil y \foralli| significa que para todas las i, tales que la ecuación anterior sea cierta, se le ordena a la radio móvil que disminuya su potencia; y

14

donde i = la i^{esima} radio móvil y \existsi| significa que si existe un i, tal que la ecuación anterior sea cierta, se le ordena a la radio móvil que aumente su potencia.

Después de transmitir la primera tentativa de acceso con un mínimo nivel de potencia, la radio móvil incrementa la potencia en sucesivas tentativas dentro de cada sucesión de sondeo de acceso aumentando en cada paso una cantidad predeterminada. La cantidad incrementada en cada paso es diferente para diferentes realizaciones y se pone a un valor que optimice el comportamiento del sistema.

Un diagrama de bloques simplificado de una radio móvil típica está ilustrado en la Fig. 5. Las señales recibidas desde la estación base son recibidas por la antena (501). El duplexor (502) divide la señal hacia el amplificador de bajo nivel de ruido ABR (503) que amplifica la señal. Esta señal amplificada es entonces la entrada de un amplificador de ganancia variable (504), la ganancia del cual es controlada por un circuito de recepción con control de ganancia automático (505). La salida del amplificador de ganancia variable (504) es llevada a la entrada de un desmodulador y decodificador (506). La parte de desmodulación elimina la parte de modulación de señal y de esta forma la información empaquetada puede ser desmenuzada por el receptor de paquetes (507) en una forma digital que pueda ser usada por computadoras u otros dispositivos electrónicos.

Una señal digital que va a ser transmitida desde un ordenador u otro dispositivo electrónico es primero convertida en paquetes por un convertidor de paquetes (520). Los paquetes son entonces modulados por el codificador y modulador (525). La señal modulada es llevada a la entrada de un amplificador de ganancia variable (530) que amplifica la señal antes que el amplificador de ganancia fija (535). La salida del amplificador de potencia (535) es la entrada del duplexador (502) que acople la señal hacia la antena (501) para ser radiados.

La ganancia del amplificador de ganancia variable es controlada por el bit de control de potencia que es transmitido por la estación base. Cuando la radio móvil recibe el bit de control de potencia, este es llevado a la entrada del circuito de control de potencia de bucle cerrado (540). Este circuito (540) determina simplemente si el bit de control es un 1 lógico o un cero lógico y genera el propio control de voltaje para incrementar o decrementar la ganancia del amplificador de potencia de ganancia variable.

En la realización preferida, la ganancia es incrementada o decrementada en incrementos de 1 dB. El circuito de control de potencia (540) saca un valor digital indicativo de cada incremento o decremento de 1 dB. Este valor digital es llevado a la entrada del convertidor digital a analógico (CDA) (545). El CDA convierte el valor digital a una señal analógica que controla la ganancia del amplificador de ganancia variable. De esta forma, el proceso permite a la estación base que ajuste dinámicamente la potencia de transmisión de la radio móvil así como las condiciones de cambio.

De manera alternativa, el incremento y decremento en ganancia no tienen porque ser la misma cantidad. En suma, el incremento y decremento en ganancia en el control de potencia se puede adaptar a la secuencia de comandos que han sido recibidos por la radio móvil.

La Fig. 6 muestra un diagrama de bloque de una estación base típica de un sistema AMDC que incorpora el proceso de control de potencia. Este diagrama muestra las antenas de una estación base (601 y 602) que reciben las señales transmitidas desde una radio móvil. Las señales recibidas son distribuidas hacia varios receptores (605 - 620) dependiendo de cual de ellos esté siendo usado. Los receptores (605 - 620) generan los bits demodulados que son usados por otros dispositivos tales como computadoras externas.

Los receptores (605 - 620) también generan la proporción señal por interferencia, Eb/I_{o}, que es usada por el proceso de control de potencia (625) para generar los bits de control de potencia. Estos bits de control de potencia se insertan dentro del haz de penetración (630) de la señal del canal directo que ha sido generado por el modulador (635). Esta señal es entonces eventualmente transmitida por la antena de transmisión (603) hacia la radio móvil.

En la realización preferida, el control de potencia es realizado por un único bit. En realizaciones alternativas, sin embargo, se usan múltiples bits para conformar una palabra de comando de control de potencia. Tal palabra, además de controlar el sentido de la potencia de transmisión también controla la velocidad con que se debe hacer el cambio. Por ejemplo, un bit del comando ordena incrementar la potencia mientras que otro bit ordena que el incremento sea de 2dB en vez de uno.

En resumen, el proceso de control de potencia de la presente invención usa un haz de un único bit de control de potencia desde la estación base hacia el control de potencia de transmisión de múltiples radios. La métrica de calidad de señal, Eb/I_{o}, se usa para determinar si se incrementa o decrementa la potencia y que cantidad de cambio de potencia se necesita.

Claims (14)

1. Un método para controlar la potencia de salida de un transmisor remoto en una primera radio móvil (501 a 545) de una pluralidad de radios móviles (501 a 545), la primera radio móvil (501 a 545) recibiendo señales de una estación base (300, 601 a 635) a través de un canal directo, la estación base (300, 601 a 635) recibiendo señales de la primera radio móvil (501 a 545) a través de un canal de retorno, el método caracterizado por:

la determinación de una métrica de calidad máxima de la señal del canal de retorno;

la determinación de una métrica de calidad de la señal del canal del canal de retorno para cada una de la pluralidad de las radios móviles (501 a 545), creando así una pluralidad de métricas de calidad de la señal del canal de retorno;

la suma de la pluralidad de métricas de calidad de la señal del canal de retorno; y las ordenes dadas al transmisor remoto, por la estación base (300, 601 a 635) de disminuir la potencia de salida si la suma de las métricas de calidad de la señal del canal de retorno es mayor que la métrica de calidad máxima de la señal del canal de retorno.

2. El método de la reivindicación 1 constando además de los pasos consistentes en:

determinar una métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno;

determinar una métrica de la calidad mínima de la señal del canal de retorno de la pluralidad de radios móviles (501 a 545); en donde

la estación base (300, 601 a 635) ordena al transmisor remoto que disminuya la potencia de salida si la suma de las métricas de la calidad de la señal del canal de retorno es mayor o igual que la métrica de la calidad máxima de la señal del canal de retorno o si la métrica de la calidad mínima de la señal del canal de retorno es superior a la métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno.

3. El método de la reivindicación 1, constando además de los pasos consistentes en:

determinar una métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno para cada una de la pluralidad de radios móviles; y en donde,

la estación base (300, 601 a 635) ordena al transmisor remoto que disminuya la potencia de salida si la suma de las métricas de la calidad de señal del canal de retorno es mayor o igual que la métrica de la calidad máxima de la señal del canal de retorno o si la métrica de la calidad de señal del canal de retorno de cualquiera de la pluralidad de radios móviles (501 a 545) es mayor que la métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno de esa radio móvil (501 a 545).

4. Un método para controlar la salida de potencia de un transmisor remoto en una primera radio móvil (501 a 545) de una pluralidad de radios móviles (501 a 545), la primera radio móvil recibiendo señales de una estación base (300, 601 a 635) a través de un canal directo, la estación base (300, 601 a 635) recibiendo señales desde la primera radio móvil (501 a 545) a través de un canal de retorno, el método caracterizado por:

la determinación de una métrica de la calidad máxima de la señal del canal de retorno;

la determinación de una métrica de la calidad de la señal del canal de retorno para cada una de la pluralidad de las radios móviles (501 a 545), creando así una pluralidad de métricas de la calidad de la señal del canal de retorno;

la suma de la pluralidad de métricas de calidad de señal del canal de retorno; y las ordenes dadas al transmisor remoto, por la estación base (300, 601 a 635) de aumentar la potencia de salida si la suma de las métricas de la calidad de la señal del canal de retorno es menor que la métrica de la calidad máxima de la señal del canal de retorno.

5. El método de la reivindicación 4, constando, además de los pasos consistentes en:

determinar una métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno;

determinar una métrica de la calidad mínima de la señal del canal de retorno de la pluralidad de radios móviles (501 a 545); en donde,

la estación base (300, 601 a 635) ordena al transmisor remoto que incremente la potencia de salida si la suma de las métricas de la calidad de la señal del canal de retorno es menor que la métrica de la calidad máxima de la señal del canal de retorno y la métrica de la calidad mínima de la señal del canal de retorno es menor o igual que la métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno.

6. El método de la reivindicación 4, constando además de los pasos consistentes en:

determinar una métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno para cada una de la pluralidad de radios móviles (501 a 545); y en donde,

la estación base (300, 601 a 635) ordena al transmisor remoto que disminuya la potencia de salida si la suma de las métricas de la calidad de la señal del canal de retorno es mayor o igual que la métrica de la calidad máxima de la señal del canal de retorno y si la métrica de la calidad de la señal del canal de retorno de cualquiera de la pluralidad de radios móviles (501 a 545) es menor o igual que la métrica de la calidad deseada de la señal del canal de retorno de esa radio móvil (501 a 545).

7. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, constando además de otro paso por el cual la estación base (300, 601 a 635) ajusta una relación de la energía mínima del canal de retorno por bit por densidad espectral de interferencia total en función de las condiciones del canal de retorno.

8. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, constando además el hecho de ajustar una relación de la energía máxima del canal de retorno por bit por densidad espectral de interferencia total en respuesta a un aumento o una disminución de la cantidad de la pluralidad de radioteléfonos.

9. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la radio móvil (501 a 545) es un radioteléfono de acceso múltiple por división en código y la estación base (300, 601 a 635) es una estación base de acceso múltiple por división en código.

10. El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual cada métrica de la calidad de la señal es una relación entre una energía por bit respecto a la densidad espectral de interferencia total.

11. El método según la reivindicación 10, en el cual la relación la energía por bit respecto a la densidad espectral de interferencia total es Eb/I_{o}.

12. El método según la reivindicación 10, en el cual cada una de las relaciones de energía por bit respecto a la densidad espectral de interferencia total está determinada por un Eb/I_{o} del canal de retorno.

13. El método según la reivindicación 10, en el cual cada una de las relaciones de energía por bit respecto a la densidad espectral de interferencia total está determinada por un Pr/N_{o} del canal de retorno.

14. El método según la reivindicación 10, en el cual cada una de las relaciones de energía por bit respecto a la densidad espectral de interferencia total está determinada por una versión a escala del Eb/I_{o} del canal de retorno.