ES2242375T3 - Metodo de reduccion del consumo de energia en un sistema de radio movil digital, y estacion movil de radio. - Google Patents

Abstract

Se propone un procedimiento de reducción del consumo de potencia para una emisora radio móvil en un sistema radio móvil digital. Durante un modo dedicado de la emisora radio móvil en el que la emisora radio móvil debe realizar las medidas de potencia en las portadoras BCCH de células vecinas, las medidas se aprietan tanto como sea posible en una única trama, dentro de las capacidades de estabilización de un sintetizador de frecuencia comprendido en la emisora radio móvil. Luego las tramas subsiguientes son libradas de las medidas de potencia. En los intervalos de tiempo librados de las medidas de potencia, la emisora radio móvil adopta un modo de baja potencia para que se consigan ahorros de potencia considerables.

Description

Método de reducción del consumo de energía en un sistema de radio móvil digital, y estación móvil de radio.

La presente invención se refiere a un método de reducción del consumo de energía en un sistema de radio móvil digital tal como se define en el preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención se refiere además a una estación móvil de radio.

En el capítulo 8.1.3 de la norma europea de telecomunicaciones preliminar ETS 300 578, novena edición, Marzo 1997, tal como ha sido publicada por el ETSI, "GSM Digital cellular telecommunications system (Phase 2); Radio subsystem link control (GSM 05 08)", se describe un método de reducción del consumo de energía de este tipo. Generalmente, en los sistemas de radio móviles digitales, tales como un sistema GSM, se emplea el control de la energía de RF para minimizar la energía de transmisión requerida por un subsistema de estaciones móviles o base mientras se mantiene la calidad de los enlaces de radio. Al minimizar los niveles de energía de transmisión, se reduce la interferencia a los usuarios de co-canales. Además, es importante ahorrar energía en un móvil porque una duración aumentada de la batería aumenta los tiempos de llamada y los tiempos en espera. Por esta razón, los fabricantes de móviles se están esforzando continuamente por reducir el consumo de energía en los móviles. En el capítulo 8.1.3 de dicho documento del ETSI, se prescribe cómo debería un móvil en modo dedicado, es decir, cuando está asignado a un canal de tráfico o a un canal de control dedicado, realizar mediciones de intensidad de la señal recibida en las portadoras CANCDIF (Canal de Control de Difusión -Broadcast Control Channel BCCH) de las células vecinas. Tales portadoras CANCDIF son canales de control de la difusión para emitir información general de estación base transceptora por estación transceptora base. En el sistema GSM, se definen canales de radiofrecuencia y se asignan números a todos los canales de radiofrecuencia a disponibilidad del sistema. A cada célula se le asigna un subconjunto de estos canales, lo que se define como la asignación de célula. La portadora CANCDIF es un canal de radiofrecuencia especial de la asignación de célula que se utiliza para transmitir información de sincronización y dicha información general, que incluye la organización de los denominados canales de control común, tales como los canales de búsqueda, los canales de acceso aleatorio y los canales de concesión de acceso, utilizados para establecer enlaces de radio entre móviles y la red GSM. En el capítulo 8.1.3, se describe que un móvil realizará al menos una medición de potencia en una portadora de célula vecina en cada trama TDMA (Acceso Múltiple por División en el Tiempo). Las mediciones se notifican a la red de radio a través de un canal de control. La red de radio puede tomar una decisión de traspaso sobre la base de estas mediciones y/o sobre la base de mediciones adicionales en el móvil y/o la red de radio. El documento WO 95/31879 A da a conocer un ejemplo. El método descrito no resulta óptimo en cuanto al ahorro de energía en el móvil.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método de reducción del consumo de energía en un sistema de radio móvil mientras una estación móvil de radio está en modo dedicado, en el que se optimicen las mediciones de potencia en las células vecinas.

Con este fin, el método de reducción del consumo de energía que se define en el preámbulo de la reivindicación 1 presenta los rasgos caracterizadores que se reivindican en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Con el mismo, puede reducirse la potencia del móvil durante mayores periodos de tiempo para que puedan conseguirse más ahorros de energía.

La presente invención se basa en el discernimiento de que un uso óptimo del soporte físico del móvil, es decir, una estabilización rápida del sintetizador y la realización de un número óptimo de mediciones por trama, crea la posibilidad de realizar más mediciones en una sola trama y de que, por tanto, otras tramas pueden contener menos mediciones de potencia o incluso ninguna medición de potencia en absoluto. Durante estos periodos "silenciosos", el móvil puede adoptar un modo de reducción de potencia. Con el presente método, se consiguen más ahorros de energía que cuando se aplica la norma GSM y por tanto unos tiempos de llamada y en espera más largos del móvil. Se tiene conciencia de que el método reivindicado va en contra de la norma GSM, pero podría realizarse una propuesta para modificar la norma. Además, el método mucho más óptimo que se reivindica en la reivindicación 1 podría aplicarse ventajosamente en futuras normas de radio móvil.

Las realizaciones se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

Ahora se describirá la presente invención, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de radio móvil digital según la presente invención,

la figura 2 muestra un diagrama de bloques de una estación móvil de radio según la presente invención,

la figura 3 muestra un diagrama de bloques de una estación base de radio,

la figura 4 muestra una trama TDMA,

la figura 5 muestra una combinación de canales lógicos a transmitir por un canal físico,

la figura 6 muestra un diagrama de temporización de la técnica anterior para llevar a cabo mediciones de potencia, y

la figura 7 muestra un diagrama de temporización que ilustra el método de reducción del consumo de energía según la presente invención.

En todas las figuras se utilizan los mismos números de referencia para las mismas características.

La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema 1 de radio móvil digital según la presente invención, que comprende un número de estaciones EB1, EB2, EB3, EB4, EB5, EB6 y EB7 base que dan servicio a estaciones móviles de radio en células de radio o zonas que cubren. Las células se indican como estructuras hexagonales. En la figura 1 se muestran unas estaciones EM1 y EM2 móviles. La estación móvil de radio está próxima a la estación EB1 de radio base, de manera que EB1 será, con mayor probabilidad, la estación base de servicio y EB2 a EB7 son estaciones base vecinas o, con mayor probabilidad, estaciones base no de servicio. Una línea discontinua desde la estación EM1 móvil de radio indica que la estación EM1 móvil de radio puede deambular por el sistema 1 de radio móvil. Otra estación base puede convertirse en la estación de servicio cuando la estación EM1 móvil de radio esté deambulando. Adicionalmente, se muestra un controlador CEB de estaciones base que está acoplado a un número de estaciones base, en el ejemplo dado, a las estaciones EB1, EB5 y EB6 base de radio. El controlador CEB de estaciones base está acoplado a un centro CCM de conmutación de móviles al que pueden acoplarse controladores de estaciones base adicionales. Algunos centros de conmutación de móviles tienen una compuerta a una red RTPC telefónica pública conmutada de abonados fijos a la red, tal como el teléfono WPH (Wired Phone) alámbrico. A la red RTPC fija también pueden acoplarse otros sistemas de telefonía móvil. Los sistemas de telefonía móvil operados por distintos operadores pueden cubrir zonas geográficamente disgregadas o solapadas y pueden compartir la misma banda de frecuencia u operar en bandas de frecuencia diferentes. Las frecuencias se asignan a diferentes operadores de manera que, en principio, los varios sistemas no interfieren unos con otros. Un sistema 1 de radio móvil digital así puede ser un sistema GSM que opera en la banda de 900 MHz y/o un sistema DCS 1800 (Digital Cellular System 1800 - Sistema Digital Celular 1800) que opera en la banda de 1800 MHz o cualquier combinación de sistemas operados por el mismo o distintos operadores. En el ejemplo dado, el sistema de radio móvil es un GSM y/o un sistema DCS 1800 y/o un sistema PCS (un derivado del DCS 1800 en los Estados Unidos que opera en la banda de 1900 MHz) de manera que el sistema puede ser un sistema de mono, bi o tribanda. La combinación también puede ser E-GSM (GSM Extendido) + DCS 1800 + PCS. Un sistema GSM, tal como lo ha normalizado el ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones), es un sistema de radio móvil digital que tiene dos bandas de 25 MHz, una banda de enlace ascendente de 890-915 MHz, en la que los móviles transmiten a la red, y una banda de enlace descendente de 935-960 MHz, en la que las estaciones base transmiten a los móviles, teniendo los canales de frecuencia dentro de estas bandas un ancho de banda de 200 kHz. Las comunicaciones de radio entre los móviles y las estaciones base es bidireccional simultánea con un espaciado bidireccional de 45 MHz. El sistema GSM tiene 124 canales de frecuencia activos a los que se les ha dado unos números ARFCN (Absolute Radio Frequency Channels Numbers) absolutos de canales de radiofrecuencia. Con los mismos, las frecuencias en las bandas del enlace ascendente y del enlace descendente se definen como 890 MHz + 0,2 MHz * n, y la frecuencia del canal del enlace ascendente + 45 MHz, respectivamente. Una célula de radio normalmente tiene entre 1 y 16 frecuencias que pueden asignarse a un móvil en una célula basado en el AMDF (Acceso Múltiple por División en Frecuencia). En el denominado E-GSM (GSM Extendido) hay 174 canales de frecuencia. En el DCS 1800, el enlace ascendente ocupa una banda de 1710-1785 MHz, y el enlace descendente, una banda de 1805-1880 MHz, siendo el espaciado bidireccional de 95 MHz. Con un ancho de banda de canal de frecuencia de 200 MHz, el DCS 1800 tiene 374 canales de frecuencia. Para distinguirse del GSM y del E-GSM, el DCS 1800 tiene unos números ARFCN en el intervalo de 512 a 885. En todos estos sistemas, los recursos físicos de canales de radio se asignan basándose en el AMDF y el AMDT (Acceso Múltiple por División en el Tiempo). En el AMDT, cada frecuencia se subdivide adicionalmente en ocho ranuras de tiempo diferentes, numeradas de 0 a 7, cada una de las cuales puede asignarse a un abonado o usuario de telefonía móvil. Un conjunto de ocho ranuras de tiempo forma una trama física, que en GSM tiene una duración de 4,615 ms. Para una descripción más detallada de un sistema GSM, véase el manual "An Introduction to GSM", S.M. Redl et al, Artech House Inc., 1995, págs. 71-77, 86-100, 111 y 163-165.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques de la estación EM1 móvil de radio según la presente invención. La estación EM1 móvil de radio comprende una antena 20, que está acoplada a un camino de recepción y a un camino de transmisión a través de un duplexor 21. El camino de recepción comprende un amplificador y filtro 22 de RF, y un mezclador 23 reductor y un demodulador 24, y el camino de transmisión comprende un modulador 25, un mezclador 26 elevador y un amplificador 27 de potencia. El demodulador 24 y el modulador 25 están acoplados a una unidad 28 de control y procesamiento de banda base y audio que comprende componentes, tales como un procesador de señales digitales, una memoria programada y una memoria de acceso aleatorio, puertos de entrada/salida para controlar los componentes en el la estación EM1 móvil de radio y otras capacidades de procesamiento bien conocidas en la técnica. Adicionalmente, se muestran un indicador 29 de intensidad de la señal recibida para medir la intensidad de campo del canal de radio recibido, estando el indicador 29 acoplado entre la parte de radio y la unidad 28 de control, un sintetizador 30 de frecuencia controlable para ajustar un canal de radio deseado, un micrófono 31 y un altavoz 32. Con unos caminos 33 y 34 de recepción y de transmisión adicionales teniendo una construcción similar a la de los caminos de recepción y de transmisión descritos, se indica que la estación móvil de radio puede ser una estación multibanda, por ejemplo, una estación bibanda que es capaz de recibir señales de GSM y de DCS 1800 o una estación tribanda que es capaz de recibir señales de tres sistemas distintos. En la estación EM1 móvil de radio, la unidad 28 de control puede reducir la potencia de los circuitos integrados y otros circuitos que componen los bloques mostrados para reducir el consumo de energía. A continuación, se describirá la reducción del consumo de energía según la presente invención.

La figura 3 muestra un diagrama de bloques de la estación EM1 móvil de radio que comprende un número de transceptores, un transceptor de los cuales se muestra más detalladamente. El transceptor mostrado comprende un camino de recepción, que comprende un amplificador/filtro 40 de RF y un mezclador 41 reductor, y un camino de transmisión, que comprende un mezclador 42 elevador y un amplificador 43 de potencia, estando el amplificador/filtro y el amplificador de potencia acoplados a un duplexor 44, que se encuentra acoplado adicionalmente a una antena 45. Unos mezcladores 46 y 47 adicionales y unas líneas discontinuas entre mezcladores indican una repetición de la misma estructura transceptora. Todos los mezcladores están acoplados a un aparato 48 informático programado a través de demoduladores y moduladores (no mostrados detalladamente), estando el aparato 28 programado para llevar a cabo tareas de señalización, bien conocidas en el sistema GSM, y tareas de control interno de estaciones base.

La figura 4 muestra una trama TR de AMDT. En el ejemplo dado, una ranura de tiempo, numerada como 1, se asigna a una estación móvil de radio. Para ahorrar energía, el móvil al menos apaga su transmisor durante unas ranuras de tiempo intermedias, numeradas 2 a 7 y 0. En el GSM, las ranuras de tiempo de enlace ascendente y de enlace descendente están desfasadas en tres ranuras de tiempo. Con el presente método, se logra un funcionamiento bidireccional simultáneo basado en el DDT (Dúplex por División de Tiempo). La estructura descrita de frecuencia y ranuras de tiempo de los canales físicos AMDF/AMDT es el medio de transmisión para transmitir el tráfico lógico y las señales de control.

La figura 5 muestra una combinación de canales lógicos a transmitir a través de un canal físico. Los canales lógicos, el tráfico y los canales de control se representan sobre los canales físicos mostrados. Se muestra una trama de señalización multitrama de 51 tramas de una combinación de canales lógicos transmitida a través de un canal físico en el sentido del enlace descendente. Para una sincronización inicial de un móvil con la red de radio móvil, la multitrama de 51 tramas tiene un canal F de corrección de frecuencia, en la trama numerada como 0, y un canal de sincronización en la trama subsiguiente. Las tramas 2 a 5 incluyen datos CANCDIF, mensajes de sistema emitidos desde una estación base a los móviles, y las tramas 6 a 9 incluyen canales comunes de control, tales como canales PCH (Paging Channel) de búsqueda para buscar un móvil y canales de concesión de acceso para conceder una señal dedicada a un móvil al solicitarlo. Tras la sincronización de la frecuencia y el tiempo a la red, un móvil lee datos de sistema y de célula procedentes del CANCDIF. La multitrama de 51 tramas mostrada puede transmitirse en cualquier frecuencia de la que disponga una célula, pero siempre se transmite en una ranura de tiempo numerada como 0. Con el presente método, un móvil siempre puede encontrar con facilidad información de sincronización y mensajes de sistema emitidos. La frecuencia en la que se transmite esta combinación se emplea como referencia en las células vecinas para marcarla como una célula adyacente, es decir, los móviles en las células adyacentes realizan durante la ranura 0 de tiempo sus mediciones periódicas sobre esta frecuencia.

La figura 6 muestra un diagrama de temporización de la técnica anterior para llevar a cabo mediciones de la potencia. En dicho capítulo 8.1.3 de la Norma Europea de Telecomunicaciones preliminar ETS 300 578 se especifica cómo deberá realizar un móvil las mediciones de potencia, es decir, las mediciones de la intensidad de campo, en las portadoras CANCDIF de las células vecinas mientras está en modo dedicado. Se prescribe que la estación EM1 móvil de radio, que se encuentra en modo dedicado, deberá realizar al menos una medición de potencia sobre una célula vecina en cada trama TR AMDT del periodo de medición. Los resultados de las mediciones se notifican a la red de radio móvil a través de un canal asociado. Desde un punto de vista de ahorro de energía, un esquema de medición así es poco eficiente. En la figura 6, "R" indica la recepción y ecualización de una ráfaga recibida en una ranura de tiempo de la célula de servicio, en el ejemplo dado, la célula cubierta por la estación EM1 móvil de radio, "T" indica la transmisión de una ráfaga a través de la estación móvil de radio en la célula de servicio, y "M" indica las mediciones de potencia sobre portadoras CANCDIF de las células vecinas. A través del CANCDIF, se informa a la estación EM1 móvil de radio sobre estas portadoras CNCD vecinas.

La figura 7 muestra un diagrama de temporizador que ilustra el método de reducción del consumo de energía según la presente invención. Dentro de las capacidades estabilizadoras del sintetizador 30 de frecuencia, dentro de una sola trama se meten tantas mediciones de potencia como sea posible. En una realización, se realizan dos mediciones de potencia en una trama TR1, y una trama TR2 inmediatamente subsiguiente está libre de mediciones de potencia. Con el presente método, puede reducirse la potencia de los circuitos de radio durante un periodo RDP para lograr el ahorro de energía. Si en una sola trama pueden meterse tres mediciones de potencia, las dos siguientes tramas subsiguientes pueden quedar libres de mediciones de potencia, y en estas tramas, la estación móvil de radio puede adoptar un modo de reducción de potencia. Con el presente método, se consiguen aún más ahorros de energía. Globalmente, todavía puede disponerse que las ráfagas de las mediciones estén tan uniformemente distribuidas como sea posible, aunque el número de grados de libertad aumenta con el número de mediciones adicionales que pueden meterse en una sola trama. Con el presente método, se obtiene un mecanismo más cercano a la norma GSM actual. El modo dedicado puede ser un modo de llamada o un modo de sincronización dedicado.

En vista de lo anterior, le resultará evidente a un experto en la técnica que, dentro del alcance de la presente invención, tal como queda definida de aquí en adelante por las reivindicaciones adjuntas, pueden llevarse a cabo varias modificaciones y que, por tanto, la presente invención no se limita a los ejemplos proporcionados.

Claims (7)

1. Método de reducción del consumo de energía, en un sistema de radio móvil digital que incluye recursos de radio de división en frecuencia y división en el tiempo en forma de tramas de ranuras de tiempo en portadoras de radiofrecuencia, sistema que comprende al menos una estación base de radio y una pluralidad de estaciones móviles de radio, que comprende las siguientes etapas cuando una estación móvil de radio está en un modo dedicado:

a) realizar, durante un periodo de notificación, una medición de potencia por parte de la estación móvil de radio de portadoras de canales vecinos de estaciones base de radio que cubren células que son células vecinas de la célula que da servicio a la estación móvil de radio, caracterizado porque el método de reducción del consumo de energía comprende además las etapas de:

b) realizar un número de mediciones de potencia por trama según lo permita el soporte físico de radiofrecuencia de la estación móvil de radio,

c) distribuir desigualmente las mediciones de potencia en las tramas del periodo de notificación, y

d) reducir la potencia de la estación móvil de radio durante intervalos de tiempo que se habrían necesitado para llevar a cabo mediciones de potencia si las mediciones de potencia por trama estuviesen uniformemente distribuidas en las tramas del periodo de notificación.

2. Método de reducción del consumo de energía según la reivindicación 1, en el que las mediciones de potencia se realizan cada n tramas, siendo n un entero, y la reducción del consumo de energía se obtiene durante otras tramas.

3. Método de reducción del consumo de energía según la reivindicación 2, en el que n es igual a dos.

4. Método de reducción del consumo de energía según la reivindicación 1, en el que se mete un número máximo de mediciones por una sola trama y se aplica globalmente una distribución tan uniforme como sea posible del número requerido de mediciones en el periodo de notificación para crear un número máximo de tramas libres de mediciones.

5. Método de reducción del consumo de energía según la reivindicación 1, en el que el modo dedicado es un modo de llamada.

6. Método de reducción del consumo de energía según la reivindicación 1, en el que el modo dedicado es un modo en el que se ha asignado un canal dedicado a la estación móvil de radio para un establecimiento de llamada o para un intercambio de información dedicada entre la estación móvil de radio y una red que incluye las estaciones base de radio.

7. Estación móvil de radio que comprende medios adaptados para realizar el método según la reivindicación 1.